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Innovaciones fecnológicas enlos tractores agrícolas• JAIMEORTIZ-CAÑAVATE. Dpto. de Ingeniería Rural. Madrid
unque mucha gente opina quela forma básica del tractor noha cambiado prácticamentedesde el diseño del modeloFordson en la segunda décadadel siglo XX, el hecho es queen los últimos años el tractor
agrícola ha incorporado un conjunto deinnovaciones que le hace aparecer comoun vehículo totalmente adaptado a la tec-nología actual más avanzada.
Un nuevo diseño con relación a lostractores tradicionales, lo constituye elbastidor único introducido por JohnDeere en su Serie C000, que suministra altractor una mayor resistencia con menospeso y al mismo tiempo permite acoplardirectamente equipos al tractor, comopalas cargadoras o vibradores de frutos,sin necesidad de añadir un bastidor secun-dario (fig. 1).
Existen también diseños totalmenterevolucionarios, como es el tractor mul-tiuso Xerion de Claas (fig. 2), que puedefuncionar tanto como tractor o como vehí-culo polivalente porta-máquinas. Puedeavanzar lo mismo en un sentido como enotro y la cabina se puede situar de unmodo muy rápido en tres posiciones: unahacia adelante y dos hacia atrás (centraday lateral izquierda). Dispone de 4 tomasde fuerza: 2 en la parte trasera, 1 en ladelantera y la cuarta en la parte centraldel tractor. Pese a su gran tamaño y po-
tencia (pesa 10 t en vacío y tiene un mo-tor de 200 CV), tiene un radio de giro desólo 10 m gracias a que las 4 ruedas sondirectrices.
Lo mismo podemos decir del nuevotractor Xylon de Fendt, que dispone deun bastidor modular en el que se puedenmontar equipos en 5 posiciones distintas(fig. 3), con más de 5 toneladas de carga.Este tractor incorpora la excepcionalamortiguación hidroneumática del eje de-lantero del modelo «Favorit» de Fendt.
En este artículo queremos analizar losavances más significativos realizados en lafabricación de los tractores agrícolas en losúltimos años.
Motores
Los motores de los tractores actualesse caracterizan por una elevada reserva depar y un bajo consumo específico de com-bustible (alrededor de 200 g/kWh). Estareserva de par elevada hace que los moto-res sean muy elásticos y permite mante-ner la potencia constante en la zona de lavelocidad nominal (New Holland, Fendt)o incluso un aumento de potencia (Deutz)al bajar las revoluciones a partir de lavelocidad nominal (fig. 4). Debido a quemantienen el par constante a través deuna amplia gama de revoluciones («par demeseta»), los motores recuperan rápida-mente su pleno régimen desde bajas revo-
luciones. El alto par de arranque, de hastaun 20% superior al nominal, permitearranques y aceleraciones elásticos, sintirones, también bajo carga.
También se valoran las escasas emisio-nes de humo, gracias a una combustiónlimpia, y un funcionamiento silencioso, delorden de 80 dB(A). En general los moto-res de los tractores agrícolas pueden fun-cionar tanto con gasóleo como con bio-diesel.
Los motores pueden ser de aspiraciónatmosférica o sobrealimentados y algunosmodelos llevan «intercooling» para refri-gerar el aire de admisión. EI aumento depotencia en los últimos 15 años se ha de-bido, en un gran número de casos, al tur-bocompresor, mientras que prácticamentela cilindrada y la velocidad de los motoresno han variado.
Con respecto a la inyección de com-bustible, cabe mencionar que los nucvosmotores Deutz tienen un sistema de inyec-ción Bosch a alta presión, de nuevo dise-ño, con bombas individuales integradas enel bloque accionadas directamente por elárbol de levas (6g. 5) y un nuevo tipo deinyectores que funcionan a presiones muyaltas (1.500 bar), que mejoran sustancial-mente la combustión y aumentan la efi-ciencia de los motores.
Transmisiones
Existe una gran variedad de transmisio-
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nes para los tractores agrícolas, aunque enmuchos casos, ^lado el elevado coste delconjunto de la transmisión (caja de cam-bios, eje trasero, accionamiento de las to-mas de fuerza traseras y delantera, accio-namiento del eje delantero y frenos), querepresenta el 25-30% del coste total deltractor-, existe una utilización compartidade las transmisiones por varias marcas, co-mo es el caso del grupo Same-Lamborg-hini-Hiirlimann, con Deutz y Renault.
La transmisión rnás sencilla es un cam-bio mecánico con un número elevado demarchas adelante y atrás sincronizadas,activadas por dos palancas: una para selec-cionar el grupo (normalmente son 4 gru-pos: L, M, H y R, respectivamente mar-chas lentas, medias, altas y hacia atrás) yla otra para la marcha específica (4 ó 6velocidades). Estas palancas suelen estarsituadas a la derecha del puesto de con-ducción, en un lugar de cómodo manejopor parte del tractorista. La velocidad másalta llega normalmente hasta 30 km/h, pu-diéndose optar por una velocidad máximade 40 km/h para los países que autorizanesta velocidad.
Para trabajos que requieran una rapi-dez en la inversión de marcha, existentransmisiones sincronizadas como la ante-rior descrita con inversor mecánico queproporcionan las mismas marchas adelanteque hacia atrás. En bastantes modelos, co-mo es el caso del inversor automáticoTractonic de Renault, mediante un mandocolocado a la izquierda del volante (fig. 6)se invierte el sentido de marcha sin utilizarel pedal del embrague y sin soltar la ma-no derecha del volante, para continuarmaniobrando el tractor con toda seguri-dad.
Para los operadores que requieren unamayor versatilidad de trabajo, existen di-versos tipos de cambios de marchas bajocarga, denominadas genéricamente con elnombre inglés de Powershift. Así, por
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rr r̂ejemplo, New Holland ha desarrolladouna nueva transmisión electrohidráulicaque ofrece un cambio bajo carga de dosvelocidades en cada marcha adelante. Estecambio bajo carga se activa mediante dosconmutadores que van montados en laparte superior de la palanca de marchas.De este modo se puede para cada mar-cha seleccionar una velocidad alta o baja,reduciendo cada velocidad de avance enun 15% o acrecentándolaen un 18%, sin necesidadde pisar el embrague. Estatransmisión está dotada deun perfeccionado inversorsincronizado, que permitepasar entre las marchasadelante y atrás medianteuna palanca de fácil accio-namiento, situada a laizquierda del asiento delconductor, similar a la des-crita anteriormente deRenault (fig. 6). El cambioentre las distintas velocida-des se realiza por medio de
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El embrague hidráulico se ha introdu-cido también en el ámbito de los tractoresagrícolas (Fendt), para conseguir un arran-que rápido sin tirones, mayor confort demarcha e imposibilidad de que el motorse cale en ninguna circunstancia (fig. 9).
Los ejes del tractor son cada vez másrobustos. En las versiones de doble trac-ción, el frenado se realiza normalmente enlas cuatro ruedas cuando el conductor pisa
ambos pedales de freno,poniéndose automática-mente en marcha el sistemade activación electrónica dela doble tracción. En estetipo de tractores, el ejedelantero va provisto de undiferencial de bloqueo com-pleto y ofrece normalmenteun amplio ángulo de giro alas ruedas, para conseguiruna buena maniobrabilidaddel tractor.
Los tractores de la SerieM/60 de New Holland vanprovistos del sistema de
EI fractor agrícolase ha convertido
en un vehículo>totalmenteadaptado
a la tecnolo^amás avanzada
dos conmutadores que accionan embra-gues multidisco que posibilitan cambiossuaves bajo carga y que se encuentran enuna palanca de mando de diseño ergonó-mico (ñg. ^.
En los tractores «Agrotron» de Deutzexiste un cambio Powershift (fig. 8), quepermite cambiar bajo carga cada una delas 6 marchas existentes en 4 escalones (L,M, H y S: velocidades lentas, medias, altasy rápidas). En el «display» del Powershiftse visualiza la velocidad seleccionada encada momento y el sentido de marcha. Lainversión de marcha se puede realizarpara cada velocidad, siempre que sea infe-rior a 10 km/h, mediante una palancacolocada en el volante de dirección. Unavez preseleccionado el sentido de marchahay que pisar el pedal del embrague pararealizar la inversión deseada.
control de la tracción «TerraLock»,debiendo el operador apretar el corres-pondiente botón pulsador en la consolalateral para, no sólo bloquear los diferen-ciales de los dos ejes, sino también trabarlas ruedas delanteras y traseras entre sí.La desactivación automática de los dife-renciales se realiza ya sea al apretar elconmutador del elevador hidráulico paraalzar el apero o cuando se pisa un solopedal del freno. El dispositivo «Terra-Lock» vuelve a activar el bloqueo de losdiferenciales al bajar el apero o al soltar elpedal del freno. La versión automática del«TerraLock» funciona de la misma mane-ra que el sistema básico, con la diferenciade que activa automáticamente la dobletracción. Los sensores montados en el ejedelantero comprueban el ángulo de direc-ción, procediendo a la desactivación del
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n
^^^^ v^^^^^^bloqueo de los diferenciales y del sistemade doble tracción al girarse el volante. Ladoble tracción y el bloqueo de los dife-renciales volverán a activarse automática-mente cuando el volante recobre su posi-ción «recta». Esto significa que, cuando seefectúen maniobras en las cabeceras delcampo, se realizará una desactivaciónautomática sin necesidad de que el ope-rador active la correspon-diente función. Un sistemasimilar lo oferta el tractorAgrotron de Deutz en elque el eje delantero motor,de accionamiento central, seconecta mediante un botónde accionamiento electrohi-dráulico bajo carga. Losdiferenciales trasero ydelantero se conectan asi-mismo mediante un pulsa-dor (fig. 10).
La toma de fuerza (tdf)trasera puede funcionar a540, 540E (750) y 1.000
señal al centro de control hidráulico, queregula automáticamente la altura delapero, hasta que se alcance el nivel deesfuerzo ajustado por el operador. Engeneral dos palancas se encargan del con-trol hidráulico, una de ellas regula laaltura máxima de elevación del apero yla otra el ajuste del esfuerzo.
El sistema de «centro cerrado» , esta-blecido inicialmente porJohn Deere, detecta lademanda de la que esobjeto el sistema cuandoestá activada una funciónhidráulica, suministrandosólo el caudal y la presiónrequeridos. De esta manerase evitan los despilfarros depotencia y se reduce elconsumo de combustible.Existe normalmente unabomba de carga de bajapresión y alto caudal quesuministra aceite a labomba principal de caudal
Variasmarcas
comparfenla utilización
y altos cos>tesde las
transmisiones
r.p.m. y también con velocidad de avancesincronizada (es decir proporcional a lavelocidad de las ruedas traseras), funda-mentalmente para accionar remolques mo-noeje en zonas de montaña. La toma defuerza delantera funciona normalmente a540 r.p.m.
Sistema hidráulico
Existen dos tipos de sistemas hidráuli-cos en los tractores agrícolas: de centroabierto y de centro cerrado. Las funcioneshidráulicas de los tractores de control decarga de «centro abierto» se realizan pormedio de un sistema mecánico quedetecta los esfuerzos a través de unabarra de flexión situada en los brazosinferiores. Cuanto mayor sea el esfuerzodel apero, mayor será la flexión de labarra. A1 variar la flexión, se envía una
varible, normalmente de pistones axiales yplaca oscilante, que llega a suministrarelevados caudales de hasta 100 1/min apresiones próximas a 200 bar.
El control automático del elevador hi-dráulico permite al operador mantenerconstantes los ajustes del apero, sin queinfluyan las activaciones y desactivacionesen las cabeceras del campo. En la mayo-ría de las marcas, para activar el controlautomático del elevador basta apretar unbotón situado en la consola lateral dere-cha: el circuito hidráulico pasa a alzarautomáticamente el apero del suelo yvuelve luego al ajuste preseleccionado alregresar a la posición de trabajo.
En algunos tractores, como son los dela Serie M/60 de New Holland, existe unaopción más avanzada de control hidráu-lico denominada Electrolink. Se trata deun sistema electrónico «inteligente» de
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control del esfuerzo, que conserva, sinembargo, la tradicional palanca acodadade mando para posicionar el apero. Coneste dispositivo de control los únicos ajus-tes que debe realizar el operador son losde esfuerzo y posición, ya que este sis-tema electrónico comprueba en todomomento la respuesta del apero, encar-gándose de realizar automáticamente losajustes deseados.
Ei^aóni^ y ^aaEn algunos tractores, como en el Same,
modelo Antares, existe un acelerador elec-trónico manual que permite obtener elnúmero de revoluciones del motor dese-ado de una forma rápida y precisa sim-plemente pulsando los correspondientesbotones de incrementar y reducir. Estemodelo dispone también de un sistemaelectrónico para la conexión/desconexiónde la tracción delantera y de los diferen-ciales (fig. ll). Con este sistema las 4 rue-das motrices están siempre acopladas ysolidarias entre sí. Se desacoplan automá-ticamente gracias a unos sensores adecua-dos v a una centralita electrónica en loscasos siguientes:• Cuando se supera la velocidad de 1S
krn/h.• Cuando se gira la dirección con un án-
gulo superior a 5°.• Cuando se quiere efectuar el frenado
independiente de las ruedas para redu-cir el radio de giro.Para todos los tractores que estén pro-
vistos de un sistema de control electro-hidráulico, puede montarse un limitadorde resbalamiento de las ruedas medianteun sensor de radar, que se utiliza juntocon el control de esfuerzo y de posicióndel sistema hidráulico. Este control de pa-tinaje entra normalmente en acción pararesbalamientos superiores al 8% y selimita por arriba en el 15-20%.
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; ES UNICD!EL XYLON DE FENDT
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EI XYLON de FENDT es algo más que un tractor: es un sistema
multifuncional, desde aplicaciones convencionales de arada ó
siembra, hasta equipos profesionales de tratamientos
fitosanifarios, aplicaciones forestales ó de mantenemiento de
carreteras.
EI XYLON 524 de 140 CV. con suspensión del eje delantero, caja
de cambios turboshift con alta velocidad de transporte, cuatro
zonas de colocacion de aperos y controles electrohidraulicos de la
doble tracción y de los bloqueos, tiene una eficacia inalcanzable
para otros tractores.
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En la mayoria de los modelos superio-res de las distintas marcas de tractores, esposible optar por monitores de a bordo,montados en fábrica, que constan de unordenador incorporado, que mide y cal-cula la superficie trabajada, el patinaje delas ruedas, las características de funciona-miento del motor y demás parámetros deltractor, para suministrar al operador unainformación instantánea de la operación ydel rendimiento del mismo.
cabina y p^,esto de oonc^,«:ión
La comodidad del operador es uno delos factores más importantes de la pro-ductividad potencial de los modernos trac-tores. El tractor puede ir provisto de unacabina con excelente visión o de un basti-dor antivuelco (ROPS). Los asientos tie-nen sistemas de suspensión mecánica oneumática opcionales. Un diseño ergonó-mico del puesto de conducción optimizael acceso a los distintos instrumentos ypermite al tractorista elegir la posiciónmás idónea para conseguir una visión totalde los equipos. Cuando el volante es incli-nable o telescópico, pennite un ajuste adi-cional para conseguir una posición de tra-bajo aún más cómoda.
Mencionaremos como una cabina inno-vadora la de los tractores «Agotron» (fig.12). Para garantizar una visión máxima, seha dispuesto la salida del tubo de escapea la derecha del capó del tractor, junto ala columna derecha de la cabina y la deltubo de aspiración en la columnaizquierda. La óptima visión de conjunto
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IGpermite ver realmente todo lo que rodeaal conductor: líneas de cultivo, zonas deenganche, aperos, etc. También el techopracticable de vidrio facilita la visión, porejemplo, sobre el cargador frontal. Estavisión global posibilita una mayor veloci-dad en el campo, la carretera y caminosde la ñnca, al mismo tiempo que sementa la seguridad.
Los mandos del puestode conducción deben sersencillos, fácilmente alcanza-bles e inconfundibles. E1arranque y la parada delmotor se realiza directa-mente desde la llave decontacto, todas las palancasestán situadas a la derechadel conductor según la fre-cuencia de uso, agrupadaslógicamente por formas ycolores según funciones.
La climatización de lacabina es otra caracteristicade confort. Existe en
incre-
consumo de combustible e incrementode la productividad.Reducción de la compactación del sue-lo.Reducción del desgaste de los neumáti-cos.Eliminación de la vibración inicial bajocarga.Esta vibración inicial bajo carga es una
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inestabilidad dinámica quese produce en ciertas condi-ciones de textura y hume-dad del suelo en vehículoscon dos o más ejes de trac-ción (tractores, camiones yvehículos militares), normal-mente cuando la fuerza detracción alcanza un valorelevado. También se pro-duce con más frecuenciacuando el neumático estárigido por una presión ele-vada o por estar lastradocon agua (hidroinflado). Porello cada vez se recomienda
La comodidad deloperador es unode !os facfores
más importan>tesen la produc>tividad
de los modernosfracfores
muchos tractores un núcleo central, queagrupa en una sola unidad el ventiladorde aire fresco, calefacción y aire acondi-cíonado libre de gases CFC. Un potenteventilador aspira el aire exterior de lazona superior de la cabina con poco polvoa través de un filtro de polvo; opcional-mente se pueden suministrar filtros espe-ciales contra agentes nocivos.
Ne^,máti^os y cadenas
En Agricultura la tendencia actual esaplicar presiones reducidas en los neumá-ticos radiales, del orden de 0,5-0,7 bar,muy por debajo de lo que se recomen-daba hace unos años, siempre por encimade 0,7 bar. Ello origina las siguientes ven-tajas:• Aumento de la tracción, reducción del
más lastrar el tractor con contrapesos y norealizar el hidroinflado de los neumáticos.
Asimismo para poder pasar de una pre-sión reducida en la parcela (0,7-0,8 bar) auna presión adecuada para circular por ca-rretera (1,5-1,8 bar), los tractores de granpotencia que disponen de compresor deaire pueden disponer de un dispositivo deinflado de los neumáticos desde la cabinadel tractor (fig. 13), el cual resulta muy útilpara adecuar el vehículo agrícola parapoder circular por carretera y por el campocon la psresión óptima de sus neumáticos.
Aún se puede considerar una innova-ción en Europa, aunque no en EE.UU.por su mayor difusión, el tractor de orugasde goma Challenger de la empresa Cater-pillar (fig. 14), que reduce sustancialmentela presión sobre el terreno, reduciéndosetambién el resbalamiento, lo mismo que
en el resto de los tractores de cadenas,pero con la ventaja de poder circular porcarretera al ser las orugas de goma.
Por último mencionaremos el cómodosistema de conducción « Hi-drive» de lostractores de cadenas Landini. De acuerdocon la fig. 15, la dirección se realiza me-diante las dos palancas clásicas pero sinnecesidad de accionar los pedales de fre-no. Cuando la palanca se desplaza a la
posición 1 sólo se desembraga una de lascadenas; si se lleva a la posición 2, tam-bién se acciona su freno.
A modo de conclusión, podemos seña-lar la importancia que tiene el diseño enlos nuevos tractores. Otras característicasimportantes son la elevada reserva de pary bajo consumo de combustible, distintostipos de cambios de marchas bajo carga,controles automáticos del elevador hidráu-
Fig. 15. Sistema de conducclón de los tractoresde cadenas Landini.
lico, gran desarrollo de la electrónica enfunciones de control y prestaciones, v,finalmente, el confort, ergonomía y seguri-dad proporcionada al conductor. Algunosmodelos con cabinas, realmente innovado-ras, facilitan una visión total. n
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