MAQUINARIA AGRICOLA Tecnología de Agricultura de Precisión en la Siembra de Maíz

Ms. C. Mario Bragachini, Ing. Agr. Juan Pablo Vélez, Ing. Agr. Andrés Méndez.

Tecnología de agricultura de Precisión en la Siembra de Maíz

La actividad agrícola argentina mantiene una constante evolución en la tecnología aplicada, con la mirada puesta en aumentar la precisión, el automatismo y la productividad. De las innovaciones que se desarrollan en los mercados más exigentes a partir de la demanda de los productores, se traza el futuro de la actividad al cual deberán dirigirse todos los actores del sector.

Palabras Claves:

Tecnología, Precisión, Siembra, Sembradora, Maíz, Agricultura, Aplicada, Mercados, Productores

Sembradoras eléctricas, la evolución hacia la precisión total.

La sembradora con dosificador eléctrico, con sistemas de estabilización del cuerpo de siembra y los cortes por sección, son tecnologías a las que las empresas líderes del mundo apuestan fuertemente y son cada vez más los prototipos y modelos de serie en las muestras agropecuarias internacionales con estos equipamientos. Sin dudas, se visualiza una innovación constante que marcará un cambio de paradigma en el sistema de siembra.

En el caso de los dosificadores eléctricos el principal beneficio es la independencia de cadenas, ejes cinemáticos, engranajes, piñones y todo mecanismo que permite el giro de las placas. Con este nuevo sistema, solo es necesario un “mazo de cables” que se ramifica hacia los motores individuales que cada cuerpo de siembra posee, estos motores impulsan cada distribuidor y son comandados por una consola. El hecho de que una máquina tenga menos piezas móviles, significa menos reparaciones, menos problemas de calibración y más espacio para otros dispositivos más importantes. Permite además hacer un rediseño absoluto de los distribuidores con el único fin de depositar a la semilla en el fondo del surco con la precisión milimétrica a la vez que se lleva el nivel de falla de siembra a velocidades de trabajo de hasta 16 km/h.

La marca Kinze ofrece el sistema de dosificación eléctrica como opción en su nueva sembradora 4900. Por su parte, Horsch brinda este equipamiento de serie en sus sembradoras modelo Maestro. También se pueden comprar los kits en el mercado secundario de empresas como Equipo Graham y Precision Planting, que le permiten al productor actualizar su sembradora existente. El Kit puede costar alrededor de U$S 1.000 por cuerpo, en promedio, dependiendo de las opciones.

¿Cómo funcionan los dosificadores eléctricos?

Todas las marcas funcionan con la misma premisa: un pequeño motor eléctrico instalado en cada cuerpo de siembra de la máquina, impulsa cada dosificador de semillas. La potencia proviene de una batería o un alternador en el tractor o el implemento. Las diferencias están en los requisitos de potencia de cada motor y cómo se suministra ese poder.

Beneficios agronómicos del actuador eléctrico

La utilización de motores eléctricos abre nuevas fronteras permitiendo regulaciones ante imposibles y facilitando o simplificando otras. El hecho de que cada cuerpo de siembra tenga un comando independiente posibilita el corte por sección, impidiendo el solapamiento de la siembra en donde se duplica el costo de semillas y en donde puede traer disminuciones de rendimiento por sobrepoblación. También permite la compensación de siembra en caso de siembra en curvas manteniendo el espaciamiento entre semillas consistente desde el surco interno hasta en la parte exterior. Figura 1.

Se podrán realizar dosis variable en microvariablidad sin limitante en el tamaño de las zonas delimitadas, ya que cada la densidad puede variar cuerpo por cuerpo.

La simplificación del sistema y la eliminación de componentes en la sembradora incrementan el espacio físico en ella, posibilitando adicionar otros elementos y corriendo la frontera de la creatividad, disminuye la dificultad al agregado de componentes de regulaciones, como en el caso de las regulaciones automáticas de la siembra, así como en el control automático de profundidad y presión de los cuerpos de siembra. A su vez, permite incrementar la versatilidad de otras existentes como en sistema de siembra multihíbrido de Kinze o el de Precision Planting.

Las primeras experiencias la realizaron modificando una sembradora Twin Row modelo 3600 que consistía en dos sembradoras, una delante de otra, pero desfasada en 17 cm, sembrando una u otra según el híbrido que se quisiera sembrar en las distintas zonas. Pero el hecho de que la línea del surco se desfasara de un hibrido respecto al otro dificultaba la cosecha, además, del costo elevado por necesitar duplicar todo el sistema, es decir, que no solo se necesitaban dos distribuidores y dos tolvas sino que también se necesitaban dos sistemas completos de siembra y el doble de potencia para arrastrar el implemento.

En 2013, ensayos en Illinoins mostraron un aumento en el rendimiento de maíz, las pruebas variaban de 160 kilogramos por hectárea a más de 750 kilogramos por hectárea al utilizar la siembra de varios híbridos.

esquema de siembra sin compensación en curva (izq) con compensación en curva (der).

Figura 01

Actualmente, el accionamiento eléctrico abrió nuevas fronteras e ingenieros de Kinze abordan estos desafíos mediante el actuador eléctrico disponible en la serie de sembradoras 4900. Cada cuerpo de siembra incluye dos distribuidores de semillas, lo que significa que dos híbridos diferentes se siembran en el mismo surco. Cada cuerpo de siembra posee dos distribuidores que se alimentan de un tubo de una sola semilla. Las ruedas limitadoras, los abre surcos y las ruedas tapadoras son los mismos.

El distribuidor doble parte del modelo Vacum Meter 4000 que ofrece como opcional Kinze entre otros distribuidores (Figura 7). Cada híbrido se almacena en un tanque a granel independiente. El número de tubos, que van desde los tanques a granel a los medidores, se ha duplicado, lo que requiere aproximadamente el doble de la cantidad de flujo de aire. Bajo el mismo concepto, Precision Planting también apostó a la siembra de doble híbrido y anunció el desarrollo del sistema multihíbrido utilizando su distribuidor Vset de la empresa y el nuevo motor eléctrico Vdrive (Figura 2).

delivering de Semillas

Precision Planting, en conjunto con el motor eléctrico Vdrive y el distribuidor Vset, ha incorporado el SpeedTube que sustituye al tubo de semillas tradicional por completo. A través de una cinta transportadora, la semilla es trasladada desde la placa del distribuidor hasta pocos centímetros del fondo del surco; es algo que se ve como una especie de mini ascensor dentro del tubo (Figura 3). Esto mejora la distribución de la semilla perfeccionando tres fases de la siembra: el lanzamiento, la caída y el aterrizaje de la semilla.

Estos sistemas de traslado de semilla eliminan cualquier efecto del lanzamiento producto de la forma de la semilla y de donde es succionada la misma, en una semilla irregular en cuanto a su forma, como en el caso del maíz. El efecto del lanzamiento no será lo mismo si lo toma desde el embrión o de su parte más redondeada y, por lo tanto, la caída variará en función de ella. Respecto a la caída, este sistema elimina el rebote en el caño de bajada producto a las irregularidades en el lanzamiento de la semilla y a las vibraciones del sistema, siendo este último acentuado por las altas velocidades de trabajo. El aterrizaje de la semilla es mucho más preciso; es arrojado en contra de la velocidad de siembra evitando que reboten y rueden en el fondo del surco hasta que son fijadas.

Bajo el mismo principio de acompañar a la semilla hasta el fondo del surco eliminando la caída libre a través del tubo de bajada, John Deere ha desarrollo el nuevo sistema ExactEmerge (Figura 4). Este sistema posee dos diferencias principales respecto al de Precision Planting. La primera es que, en lugar de una cinta transportadora con cangilones, posee un cepillo que inmoviliza a la semilla poniéndola entre sus cerdas y la acompaña hacia abajo arrojándola a muy poca altura del surco. La otra diferencia es que, en vez de un solo motor eléctrico posee dos, uno acciona el distribuidor y el segundo acciona el cepillo de entrega de semillas. Vale aclarar que este sistema fue anunciado recientemente y que se va a encontrar en forma comercial en el 2015.

distribuidor multihíbrido de Precision Planting con distribuidor Vset de la empresa y el nuevo motor eléctrico Vdrive. Sistema Speedtube de Precision Planting.

Figura 02 Figura 03

Sistema exactemerge de John deere.

Figura 04

los dosificadores eléctricos de las principales marcas internacionales

equipo Graham

Equipo Graham vende kits de accionamiento eléctrico para cualquier marca o modelo de sembradora. El sistema utiliza motores de corriente continua de 12 voltios que necesitan un promedio de 3 amperios para conducir distribuidor. El alternador de un tractor típico tiene la

capacidad para alimentar los motores en sembradoras de hasta 16 filas. En sembradoras grandes, Graham ofrece un alternador auxiliar hidráulico montado en la sembradora. Los motores están montados directamente en la placa de la semilla, o montados de forma remota con una transmisión por cadena a la placa de la semilla. Un kit contiene cuatro motores (para una sembradora de 16 filas), un panel de control montado en la sembradora, un arnés resistente a la intemperie y una caja de interfaz en la cabina que se comunica de forma inalámbrica con el panel de control. Visite www.grahamelectricplanter.com (Figura 5).

Horsch

La fábrica de sembradoras alemana Horsch ofrece dosificadores eléctricos-motorizados como equipo estándar en su sembradora modelo Maestro (Figura 6). Cada unidad de la sembradora viene con un brushless de 12 voltios; es un motor de transmisión directa que impulsa el dosificador de semillas.

Kinze

Kinze ofrece dosificadores motor eléctrico impulsado por su nueva serie de sembradoras 4900. Cada unidad requiere un alto par motor de 24V que es alimentado por un alternador independiente y circuito hidráulico de la sembradora. Kinze dice que los motores ofrecen 99 % de precisión a velocidades de 3 a 13 kilómetros por hora cuando se usa junto con sus nuevos dosificadores de la serie 4000 (Figura 7). Los motores están totalmente sellados para impedir la entrada de polvo y agua, y pueden resistir el lavado a presión. Visite www.kinze.com

Precision Planting

El sistema de accionamiento eléctrico de Precision Planting se llama Vdrive y está diseñado para funcionar solo con el monitor 20/20 SeedSense. La compañía dice que Vdrive posee una baja demanda de corriente, necesita de 12 voltios directamente de la batería y el alternador del tractor para poder cumplir con los requerimientos eléctricos de 1.25 amperios por fila. Un alternador está disponible para complementar el poder para las sembradoras grandes. Para 2014, el sistema soportará sembradoras John Deere, Kinze y CNH. El conjunto de motor esta sellado y resiste el polvo y la humedad e incluye un monitor 20/20. Visite www.precisionplanting.com

Sistemas estabilizadores de cuerpo de siembra

El esfuerzo por maximizar la eficiencia en la producción de maíz por parte de productores, agrónomos, universidades, organismos públicos, entidades, empresas privadas, etc. ha llevado a concentrar la atención en un factor de producción que cada vez es más tenido en cuenta en estos últimos años: “la calidad de siembra”. Numerosos antecedentes (Hooekstra y col., 1985, Andrade y col., 1996, Nielsen 1991, Weidong Liu

Motor eléctrico Graham en un cuerpo de siembra John deere (izq.), generador hidráulico Graham en cosechadora Case (der)

Figura 05

Motor eléctrico Horsch (izq.), sembradora modelo Maestro de Horsch (der)

Figura 06

y col. 2004, Bragachini y col. 2002), determinan que uno de los factores determinantes para alcanzar el máximo potencial de rendimiento del cultivo de maíz es la calidad de siembra.

Otro punto que no se tiene en cuenta normalmente es que, con el objetivo de incrementar la productividad de la maquinaria, generalmente se decide incrementar la velocidad de siembra y, si no se alcanza la velocidad deseada, se disminuye la profundidad para tener menor resistencia al avance de la sembradora por parte del suelo.

Estos sistemas son equivalentes en su funcionamiento a los sistemas de amortiguadores utilizados en automóviles que ayudan a que las ruedas se mantengan pegadas al suelo. Los elementos elásticos metálicos por sí solos utilizados en la suspensión tienen la tendencia de rebotar y los movimientos en cada bache se suman tendiendo a despegar. Para evitar este efecto, los amortiguadores frenan las oscilaciones siguientes al movimiento inicial del bache evitando la acumulación de energía oscilante y por ende disminuye las vibraciones.

Por otra parte, los resortes de torsión, comúnmente utilizados, aumentan su tensión a medida que son estirados y, por ende, la fuerza que estos ejercen sobre el suelo a través de las ruedas limitadoras se incrementa. Los sistemas estabilizadores, por medio de diferentes mecanismos, permiten una presión constante, independientemente de la posición de copiado en la que se encuentre el paralelogramo, limitando así la compactación en el surco favoreciendo el posterior desarrollo radicular de la plántula. En este estudio realizamos una breve descripción del funcionamiento y componentes de sistemas de copiado con distintos principios. A saber: hidroneumáticos como el sistema Baratec, hidráulico como el sistema AgLeader, neumático como es sistema Precision Planting o por presión de resorte como el que utiliza Monosem (Figura 8).

Actuador Hidroneumático de Presión Variable Baratec

Por medio de presión hidráulica se modifica la presión existente dentro de una cámara neumática compuesta por un pulmón y actuadores hidroneumáticos. Estos últimos poseen un vástago que es el encargado de transformar dicha presión en fuerza de empuje que, instalados

(der) Amortiguador Baratec, (izq) Acumulador Hidroneumático.

Figura 09

distribuidor serie 4000 de kinze (izq.), detalle del motor eléctrico de Kinze (der)

Figura 07

Motor eléctrico Vdrive de Precision Planting (izq.), motor Vdrive montado en un cuerpo de siembra Case (der)

Figura 08

sobre un cuerpo sembrador, son capaces de controlar la profundidad de siembra haciendo a esta más uniforme y amortiguar las oscilaciones que generan los desniveles del suelo, permitiendo que la distribución de semillas sea más estable (Figura 9).

Este sistema instalado sobre un cuerpo sembrador permite controlar la fuerza de las ruedas de manera constante, sin importar la posición del cuerpo generada por las irregularidades del terreno. La fuerza del actuador puede ser regulada en función de la necesidad que determine el tipo de suelo que se va a trabajar.

Componentes

• Actuador hidroneumático: consta de un vástago que se desplaza dentro de un tubo/cárter. • tubo/cárter: posee interiormente 2 cámaras, una neumática y otra hidráulica, separadas por un pistón libre que es el encargado de desplazarse cuando el volumen varía al moverse el vástago dentro del tubo. • Pistón flotante: está sometido a una presión neumática determinada que presuriza la cámara hidráulica, generando fuerza de empuje en el vástago del actuador. • La presión neumática se encuentra almacenada en un acumulador hidroneumático de una capacidad de gran volumen y permite hacer funcionar una serie de actuadores sin alterar la presión dentro del mismo, generándose una fuerza de empuje constante en el vástago.

Es el encargado de controlar la presión neumática en los actuadores.

Está conformado por un tubo cerrado por dos tapas, en su interior tiene una cámara hidráulica y otra neumática, separadas por un pistón flotante. • Por medio de una central hidráulica, controlada electrónicamente, varía la presión sobre dicho pistón modificando la presión dentro de la cámara neumática y la fuerza de empuje en los vástagos.

Regulador de profundidad hidráulico de Agleader

Este sistema monitorea y controla la presión vertical del tren de siembra en tiempo real. El corazón del sistema es un actuador hidráulico que varía la fuerza hacia abajo. Es compatible con el monitor Integra de AgLeader mediante el cual se podrá monitorear y controlar la fuerza de carga hacia abajo sobre la marcha, entonces así se irá ajustando instantáneamente la presión copiando la topografía del terreno y las condiciones del suelo (Figura 10).

El sistema ajusta la fuerza de penetración en cuanto percibe los cambios en la rueda sensora. El sistema reacciona en menos de un segundo para ajustar la profundidad y lo hace diferenciando los requerimientos por dos canales. El canal 1 deberá controlar los surcos laterales y el canal 2 deberá controlar los surcos del medio, detrás del tractor que se estima que estos pueden requerir 40 a 80 kilos de fuerza de penetración adicional.

Componentes

• Actuador: instalado en cada unidad de siembra, reacciona constantemente para mejorar la profundidad utilizando un sistema hidráulico. • Sensor de rueda: detecta el peso en las ruedas limitadoras. • Módulo Row: posee un sensor que permite transferir la información desde el sensor de la rueda calibradora al modulo de control principal. • Módulo de control: realiza los ajustes para lograr una profundidad óptima de siembra. • Válvulas: controlan el flujo hidráulico hacia los canales de ajuste controlando las fuerzas. • Monitor: muestra el mapa de lo que van censando los cuerpos de siembra.

Sistema Neumático Air Force de Precision Planting

El Air Force utiliza el aire para aumentar o reducir la fuerza de copiado de forma automática sin ejercer demasiada fuerza sobre el suelo y con suficiente peso para mantener el cuerpo de siembra sembrando a una profundidad adecuada.

(der) Actuador Hidráulico, (izq) Monitor integra de Agleader.

Figura 10

Es un dispositivo que consiste en unas bolsas de aire ubicadas en el paralelogramo. Este sistema incluye los sensores inteligentes que miden la fuerza con la que el cuerpo actúa sobre el suelo y calcula el exceso de peso que podría ser quitada disminuyendo la presión de las bolsas manteniendo la profundidad de siembra constante. Este control se hace surco por surco (Figura 11).

Componentes:

• depósito de aire: que sirve de reserva de disponibilidad rápida para mantener de aire en caso de que se necesite en forma instantánea. • Compresor: produce la presión de aire que el sistema necesita. • Bolsas de aire: de alto ciclo de trabajo que, instalado en cada unidad de siembra, reacciona constantemente para mejorar la profundidad utilizando un sistema hidráulico. • Soportes: para que coincida con la configuración de la sembradora. • Sensor de rueda: detecta el peso en las ruedas limitadoras mediante el cual se ajusta la fuerza necesaria para mantener estable la profundidad. • Monitor: a través del monitor 20/20 se puede seleccionar funcionamiento que se ajuste a las condiciones del lote: o Liviano: Realiza una presión ligera sobre el suelo para suelos fácilmente compactables o suelos húmedos. o Media: Es la configuración principal para la mayoría de condiciones y es la configuración por defecto. o Pesado: Es para terrenos con presencia de rocas o que por la siembra a alta velocidad requieren alguna fuerza de sujeción adicional. o Control Manual: Le permite cambiar de modo automático a cambiar la fuerza de manera manual desde pantalla de 20/20 SeedSense.

Sistema de baja presión Monoshox de Monosem

Es un sistema sencillo y de bajo mantenimiento sin conexiones electrónicas, neumática ni hidráulica. Consiste en un amortiguador que igual al de un automóvil absorbe las vibraciones y los impactos estabilizando el cuerpo de siembra (Figura 12).

El resorte es de 40 cm de largo y cada centímetro del mismo equivale a una compresión de 49,7 kg de presión hacia abajo. Los amortiguadores son montados en un ángulo tal que la presión hacia abajo real sería aproximadamente 24,94 libras en los discos abre surcos. Esta equivalencia es para el caso de que se necesite más presión hacia abajo, utilizando una llave suministrada para tal caso se debe comprimir en forma manual el resorte.

(izq) Pulmón Neumático, (der) Consola 20/20 de P. Planting.

Figura 11 Amortiguador Monoshox.

Figura 12

Maquinaria Agrícola