prÁctica para lo · 2012-10-17 · unión de los dos semiejes de los árboles intermediarios con...
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PRÁCTICA PARA lO
Seguidamente se realiza la evaluación del tractor Massey Ferguson 5475, unmodelo importante en el mercado español dentro del segmento de los 150 CV,utilizando como referencia el ensayo oficial efectuado en un laboratorio de laOCDE
50ENERO 2012
LUIS MÁRQUEZ
DR. ING. AGRÓNOMO
Cada año, los laboratorios oficiales integrados en la OCDE,como la Estación de
Mecánica Agrícola de España,realizan ensayos para determinar las 'Caracteristicas de funcionamiento' de los tractoresagrícolas, utilizando las reglasque establece el Código 11.
En la web de la OCDE(http//www2.oecd.org/agr-coddb/index_en.asp) se presentan unos resúmenes, elaborados a partir de los Boletinesde cada tractor ensayado, que
Incluyen las curvas características del motor, y la informaciónsobre sus prestaciones mássignificativas. Estos boletinespueden proporcionarlos losfabricantes que encargan losensayos, y se publican generalmente en inglés.
Utilizando la informacióncompleta del ensayo del tractor Massey Ferguson 5475 Dyna-4, aprobado por la OCDE el31 de agosto de 2011 con eln° 2/2 627, seguidamente serealiza la evaluación prácticadel mismo.
De este modelo de tractorse vendieron en España 33unidades en el año 2010, siendo el mayor de la serie 5400
(con un motor de 6 cilindros),de la que se vendieron un totalde 110 unidades. En este segmento de mercado con potencias comprendidas entre 110 y160 CV, las ventas totales enel año 2010 fueron de 2 195unidades.
Identificación
Es importante establecerel modelo de tractor al que corresponde el ensayo. En estecaso. el Massey Ferguson ensayado corresponde al modelo 5475 Dyna-4, que utiliza unmotor Sisu Power con gestiónde potencia, frente a la versión anterior que incorporabamotores Perkins. Su número
agrotécnica
de serie de fabricación es elB 108 031, Y corresponde a laversión que se comercializa enEuropa, cumpliendo el nivel deemisiones Tier 3, EPA Y Directiva 2000/25/EC.
El motor es el Sisu AGCO Power 66.632 CTA-4V; elnúmero de serie en el tractorensayado X08529, y dispone
de inyección directa, sobrealimentación y cuatro válvulaspor cilindro.
La homologación de tipoCE certifica para el motor deltractor (Directiva 97/68/CE)una potencia al régimen nominal (sin ventilador) de 132CV (98 kW) y una potenciamáxima de 144 CV (106 kWl.
El régimen nominal es de 2200rev/min, mientras que la potencia máxima se consigue a2 000 rev/min. La transmisióncorresponde a la Dyna-4 pa ra40 km/h con 16 relaciones hacia delante y 16 hacia atrás. Lapotencia máxima con gestión'power boas!' es de 156 CV(115 kW).
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PARTE 1.- CARACTERíSTICAS TÉCNICAS
GRÁFICO 1.- VELOCIDADES DE AVANCE EN LAS DIFERENTESRELACIONES DEL CAMBIO
40
4C
48
4A
3D
3C
38
3A
20
28
28
2A
10
~1C
18 =1A t:::::I
o 5 10 15 20 25 3D 35 40 45
Velocidad de avance (km/h)
• Calculadas con radio índice de 825 mm (neumáticos 460/85 R 38).
Las características técnicasde los elementos esencialesson las siguientes:
Motor
Fabricado por Sisu AGCOPower, es del tipo 6 cilindros enlínea, con 4 válvulas por cilindro,108 mm de diámetro y 120 mmde carrera (cilindrada total de6 596 cm 3), sobrealimentado ypost-enfriado con un turbocompresor Borg Warner, para unapresión máxima de 130 kPa,
El sistema de inyeccióncommon rail es de la marcaBosch, con gestión inteligentede potencia en relaciones delcambio superiores a la 3A o altransmitir potencia por la tomade fuerza. Los inyectores, de lamisma marca, disponen de 6 orificios de salida con una presiónde inyección de 140 ± 5 MPa.
Utiliza regulador electrónicoEEM3 con rango de ajuste entre800 y 2 250 rev/min. El prefiltroy el filtro de aire son de la marcaMann&Hummelflex Picoflex 12,del tipo papel seco con dobleetapa, y dispone de indicadorde colmatado. La refrigeraciónes por líquido y utiliza un ventilador de 9 palas con 570 mm dediámetro. La capacidad de fluidorefrigerante es de 28 litros. Parael control de la temperatura delmotor se utiliza termostato yaccionamiento a velocidad variabledel ventilador (transmisión viscoestática) en función de la temperatura del aire.
El equipo eléctrico lo componen un motor de arranque de3 kW de potencia, un alternadorde 1.68 kW y una batería de 12voltios con 80 Ah en 20 horas.
Transmisión
El embrague es Valeo, deltipo multidisco en baño de aceite, con 4 platos de 230 mm dediámetro cada uno en la marchahacia delante y 3 del mismo diámetro en la marcha hacia atrás,que se controla por pedal conasistencia hidráulica y tambiénde forma electro-hidráulica sinutilizar el pedal de embrague.
La trasmisión Dyna-4 utilizada en el modelo de ensayo es laGima, modelo GBA 25, con cua-
tro relaciones y 4 posiciones einversor que permite tantas relaciones hacia delante como hacia atrás. Las cuatro relacionesde paso en carga (PowerShih)están marcadas con las letrasA B, C, D, junto con 4 grupos(1, 2, 3, 4) sincronizados. Estálubricada por aceite a presión.
El escalonamiento del cambio se indica en el Gráfico 1.Dispone de inversor hidráulicocon mando por palanca situadaa la izquierda del volante, quepermite también el cambio entre las relaciones bajo carga decada grupo sincronizado.
El eje trasero Gima, modeloGPA 2523, incluye el diferencialy reducción final por engranajesplanetarios. El bloqueo del dife-
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o....uca...... rencial se consigue mediante la
unión de los dos semiejes delos árboles intermediarios concontrol eléctrico.
El eje delantero en el tractorensayado es Dana 735/525 deltipo 'no suspendido', y se ofrece como opción el 735/661 consuspensión primaria; reducciónfinal por engranajes planetarios.Embrague electro-hidráulico dela transmisión al eje delantero ybloqueo de diferencial multidisca de conexión y desconexiónautomática. Vueltas de las ruedas delanteras por vuelta de lastraseras: 1.326.
Tomas de fuerza
Ofrece tomas de fuerza,normalizadas según ISO 500,de 6 estrías para 540 rev/miny 21 estrías para 1000 rev/min(cambio de eje). La altura deleje es de 776.9 mm respecto alsuelo, se encuentra situado enel plano medio del tractor y a475 mm del eje trasero.
Las relaciones de transmisión entre el motor y la toma defuerza son:• Salida 540: 3.66• Salida 1000: 2.03
Como opción se ofrece,además de las relaciones 540 y1000. la 540E.
Sistema hidráulico y enganchetripuntal
El sistema hidráulico utilizado es marca AGCO. Es decentro cerrado con controleselectrónicos de posición. deesfuerzo y mixto. El engancheen tres puntos es de categoría2 (ISO 730). El control de tracción electrónico se realiza porlos brazos inferiores.
Dispone de dos cilindroshidráulicos externos de simpleefecto, con 75 mm de diámetro. Válvula ¡imitadora de presión que actúa entre 20.5±1.5y 23 MPa. Las bombas delsistema hidráulico son de pistones. Su accionamiento serealiza por engranajes desde latransmisión. El aceite hidráulico utilizado es el mismo de latransmisión.
Ofrece de serie dos tomashidráulicas de doble efecto concontrol electrónico. Para servicios externos se admite la salida de un volumen de aceite de25 L.
Sistema de dirección yfrenosLa dirección es hidrostática
Danfos OSPF en las ruedas deleje delantero, con una bombapropia de 160 cm3 de cilindraday cilindros de doble efecto compensados; presión de funcionamiento de 15 MPa.
Los frenos de servicio AGCO son del tipo bidisco en baño de aceite y están situados enlos semiejes traseros a la salidadel diferencial. El freno de estacionamiento es de 5 discos enbaño de aceite.
Dimensiones de referencia ypuesto de conducción
La distancia entre ejes es de2 874 mm; la anchura de vía sepuede ajustar entre 1619 y 2 174para las ruedas del eje delanteroy entre 1700 Y 2 144 en las deleje trasero. mediante cambiosen la posición de la llanta.
La cabina es de la marca AGCO (tipo 5003 E2) con número deaprobación OCDE 4/1169. El asiento es Grammer MSG 95 AL/731con suspensión neumática. Lossistemas de iluminación exteriorcumplen las especificaciones dela legislación comunitaria.
PARTE 2.- ENSAYO OCDE REALIZADO EN ELLABORATORIO DEL CEMAGREF (FRANCIA)
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Condiciones de tractorensayado
La longitud total del tractoren las condiciones de ensayofue de 4496 mm, con una anchura de 2 000 a 2 550 mm. Laaltura total de la cabina es de2 802 mm y el despeje sobre elsuelo de 420 mm.
Como capacidades de aceite en los diferentes elementosdel tractor, el fabricante indicalas siguientes:• Motor: 14.5 litros; cambio
cada 400 horas (también elfiltro)
• Conjunto transmisión: 71 litros; cambio cada 1200 horas
MASAS DEL TRACTOR EN LAS CONDICIONES DE ENSAYO(SIN LASTRE YCON CABINA)
CARACTERíSTICAS DE LOS NEUMÁTICOS UTILIZADOS
De anteras TraseroMarcal'Jlmodelo Kleber Traker Kleber TrakerDimensiones 380N85R28 480!D85R38Indice de carga /
133A8 149 A8velocidadRadio índice 650 825
Anchura de vía elegida: 1 750 mm en el eje delantero y 1 760 en el trasero.Densidad del gasóleo utilizado: 0.853 giL.
agrotécnica
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291326393583
257263298341475
274294275355262285
CUADRO 1.- RESUMEN DE RESULTADOS EN EL ENSAYO REALIZADOA LA TOMA DE FUERZA PRINCIPAL
M 98.6 2000 1 868 25.08 29.040N 86.3 2 200 1 816 23.66 27.73T 97.8 2 030 1 000 1 895 25.16 29.-48
Zona de corte del regulador al régimen nominal del motor1 86.3 2200 1 0804 1 816 23.66 27.732 73.7 2205 1 086 1 8041 21.043 25.123 55.5 2217 1092 18041 18.08 21.194 37.1 2 225 1 096 1 797 14.57 17.075 18.7 2234 1 100 1742 10.90 12.786 2 243 1 105 1 624 7.19 8.042
Zona de c,?rte del regulador al régimen nominal de la toma de fuerza1T 97.8 2030 1 000 1 895 25.16 29.482T 83.6 2 045 1 007 1 741 22.03 25.823T 63.1 2054 1 012 1 742 18.79 22.024T 42.2 2061 1015 1719 lA.A1 16.885T 21.2 2068 1019 1681 10.08 11.826T 2076 1 023 1 612 6.27 7.35
Consumo de combustible a cargas parciales y régimen reducido1C 86.3 2 200 1 084 1 816 23.66 27.732C 69.0 2214 1 091 1 6lA 20.26 23.743C 69.6 1 978 974 1 674 1917 22.474C 34.6 1 979 975 1 675 12.26 14.375C 51.8 1 319 650 1 380 13.57 15.906C 34.5 1 319 650 1 388 9.82 11.52
Par máximo a 1100 rev/min: 611.3 Nm
Motor Ventilador Horario EsPotencio
kW k h L h
(cambio del filtro cada 1200horas),
• Eje delantero 6 litros; cambiocada 800 horas.
• Número de puntos de engrase 15.
Capacidad del depósito decombustible: 145 litros.
Resultado de los ensayos a latoma de fuerza
El ensayo fue realizado enel Centro oficial del CEMAGREFen Francia. En el Cuadro 1 sepresentan los valores obtenidosen los diferentes puntos de funcionamiento del motor. El motorfuncionó durante los ensayos a latoma de fuerza con el sistema degestión de potencia ('power boos1') conectado. En el ensayo detracción en pista, que se comentamás adelante, se puede observarla influencia de este sistema enlas prestaciones del tractor.
En el primer bloque de ensayos a la TDF se incluyen losvalores obtenidos con el acelerador en la posición de régimende giro más elevado, lo quepermite determinar la potenciaal régimen nominal (N), que alcanza los 86.3 kW (117.4 CV) aun régimen del motor de 2 200rev/min; la potencia máxima (M)de 98.6 kW (134.1 CV) a 2 000rev/min del motor; y la potenciaal régimen nominal de la tonade fuerza (T) que es de 978 kW(133.0 CV). y corresponde a unrégimen del motor de 2 030 rev/mino Esto indica que el motorofrece una sobre potencia de16.7 CV cuando trabaja a 2 000rev/min en comparación el régimen nominal (2 200 rev/min).
El consumo horario a plenapotencia es de 29.48 L/h, frentea los 2773 L/h al régimen nominal, pero dado que ofrece 16.7
CV más de potencia, el consumo específico baja (el motor esmás eficiente) pasando de 274a 254 g/kWh. Esto indica que seahorran 20 g por cada kWh detrabajo producido.
El par máximo equivalenteen el motor (medido en la toma de fuerza) es de 611 3 Nma 1 100 rev/min (se mantieneprácticamente constante en elintervalo de 1 100 a 1 400 rev/min), mientras que el par a régimen nominal (2 000 rev/min)es de 374.6 Nm, lo que indicaque la reserva de par es de de63.1 % (611.3-374.6/374.6). Elpar obtenido a régimen de potencia máxima (2 000 rev/min)es de 471 Nm.
Comparando la potenciamáxima en la toma de fuerzacon la obtenida para el motorrealizada conforme a la norma ISO (156 CV) utilizando el
53agrotécnica ENERO 2012
en los 6 puntos de
referencia es de
19.2 L/h, lo que
equivale a 214
g¡CVh con una
potencia media
desarrollada de
78.4 CV
'power boost', se observa quelas pérdidas producidas en latransmisión son 22 CV, equivalentes a un 14%, pero estas nosolo incluyen la transmisión consus elementos en movimiento yel sistema hidráulico en vacío,sino que también hay que considerar que en el ensayo del motor no se incorpora el ventilador.Esto significa que las pérdidasde potencia en la transmisióndesde el motor a la toma de
fuerza se puede estimar queestarían entre el 6 y 8%.
En el segundo bloque (1 T6T) de datos incluidos en elCuadro 1 se encuentran losvalores con el acelerador ajustado para obtener el régimennominal de la toma de fuerza,que corresponden a los de cortedel regulador hasta el nivel decarga cero en el que el régimendel motor es de 2 076 rev/min.A 1 000 rev/min de la toma de
fuerza se obtiene una potenciamáxima de 97.8 kW (133 CV).
El tercer bloque (1 C-6Cl corresponde al ensayo con cargasparciales y régimen del motorreducido, que es como habitualmente lo utiliza el usuario. Losconsumos obtenidos se presentan de manera detallada en elCuadro 2.
La temperatura ambiente durante los ensayos fue de23°C, con una humedad relativa
CUADRO 2.- CONSUMOS DE COMBUSTIBLE CON DIFERENTES NIVELES DE CARGAY RÉGIMEN DEL MOTOR
dReferencia Condiciones Tipo de trabajoConsumo e~
Punto 2C Potencia elevada a régimen nominal Trabajo de tracción pesado 23.74del motor
Punto 3C Palencia elevado al 90% Trabajo pesado de tracción 22.47del :mIr'imen nominal del molar o a lo toma de fuerza
Punto 4C Palencia baja al 90% Trabajo ligero de tracción 14.3701 mlr'imeo nominal del motor o a la toma de fuerzo
Potencio elevado al 60% Trabajo pesado de tracción o o la tomoPunto 5C
del régimen nominol del molar de fuerza, poro conseguir mínimo 15.90consumo de combustible
Punto óC Polencio bojo al 60% Trabajo ligero de tracción a lo toma de 11.52del régimen nominal del motor fuerzo con bajas velocidades del motor
54
El consumo medio en los 6 puntos de referencia (1 C-6C) es de 19.2 Uh, lo que equivale a290 g/kWh (214 g/CVh) con unapotencia media desarrollada de 57.6 kW (78.4 CV), que es el 58.5% de la potencia máxima que puede desarrollar el motor.Considerando solamente los 4 puntos de régimen reducido, el consumo medio es de 16 Uh, para una potencie mediautilizada de 64.8 CV (48.3% de la potencia máxima del motor) y un consumo específico de 216 g/CVh.
ENERO 2012 agrotécnica
GRÁFICO 2.- CURVAS CARACTERíSTICAS DEL MOTOR
Potencia motor
••140 .,-----------------~--.l----o¡¡T~-------,
120 +- --:T""'=--- -----1~_ __""_w_N-____!
pmax~ ~100 +V-="""'''-----------:-3-=-C-.-+---+-------i
:>~ 80+--------------+--+-----..1'"'ül: 60+--------------r---t----i:!lo 6C·D. 40 +---------------\---t-------:
20 -1---------------+---+----.,
0+----,.---,---,......-------,------,----+--,.+-----11000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
Régimen motor (rev/min)
Par motor70
Pmax~
60 -------Ez 50'" -R~ 40.. SC • 1 No 3C •...o JOE 6C·.. 20'" 4C.ll.. ~
10
O 1 l
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
Régimen motor (rev/min)
Consumo horario
35
30 M
25 ------- ~ -----¡N;? pmax~ 3C.¿ 20o /E
15• r;r
::l ........l: .6Co 10u ••5
O
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
Régim en motor (rev/m in)
Marcados en rojo los puntos realizados a cargas parcialescon el régimen del motor reducido.
agrotécnica
del 42% Y una presión atmosférica de 102.6 kPa. Las temperaturas máximas alcanzadasen los fluidos del motor fueronde 86°C para el refrigerante,109°C para el aceite, 48 oC parael combustible y 31°C del aireen la aspiración.
En el Gráfico 2 se presentan las curvas característicasdel motor (valores del Cuadro1) correspondientes a la potencia, par motor y consumohorario. En rojo se marcan losvalores correspondientes a losensayos realizados con cargasparciales a bajo régimen delmotor.
El consumo medio en los6 puntos de referencia (1 C-6C)es de 19.2 L/h, lo que equivalea 290 g/kWh (214 g/CVh) conuna potencia media desarrollada de 57.6 kW (78.4 CV), quees el 58.5% de la potenciamáxima que puede desarrollarel motor.
Considerando solamente los4 puntos de régimen reducido,el consumo medio es de 16 L/h,para una potencie media utilizadade 64,8 CV (48.3% de la potenciamáxima del motor) y un consumoespecífico de 216 g/CVh.
Resultados de los ensayos en elsistema hidráulico y capacidadde elevación
En el ensayo realizado sobreel sistema hidráulico, aplicandola metodología establecida porel Código OCDE, se obtiene queel caudal máximo que puedesuministrar la bomba utilizandouna toma hidráulica doble es de53.3 L/min, con una presión de171 bar, lo que proporciona unapotencia hidráulica de 15.2 kW(20.7 CV).
Utilizando dos o más salidashidráulicas dobles se llega a uncaudal de 98.5 L/min, con unapresión de 153 bar, lo que representa una potencia hidráulica de21.5 kW. El sistema de direccióndispone de bomba hidráulica independiente.
ENERO 2012
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100 ¡==-------==.;::::;........""'TO:-::;F:-"'-=-=6"""k""W,------==:
GRÁFICO 4.- POTENCIA MÁXIMA DE TRACCiÓN EN LASDIFERENTES RELACIONES DEL CAMBIO
60
.10
2S
50
2C
4030
que desarrolla su potencia máxima. Esto indica que la potenciade tracción está limitada por elpatinamiento; como el ensayose realiza sin lastrar el tractor,un lastrado complementarioharía aumentar la potencia detracción disponible en estas relaciones.
La potencia máxima alcanzada (relación 3A+, en la queactúa el 'power boas!') fue de85.5 kW a la velocidad de 8.6km/h, con un patinamiento del4.0%. Para este patinamientoel coeficiente de adherencia esdel 63.2%, y la eficiencia totalentre potencia de tracción y lamedida en la toma de fuerza(98.6 kW) es del 86.7%. Enla relación 2D en la que la elrégimen del motor llega a las2 000 rev/min (régimen demáxima potencia) solo se obtiene una potencia de tracciónde 74.5 kW, lo que indica queno está actuando el 'power boost'. El esfuerzo de tracción, ypor tanto el patinamiento, essimilar en ambos casos, lo quedemuestra que al entrar enfuncionamiento el sistema degestión de potenc ia, se puede realizar el mismo esfuerzode tracción a mayor velocidad(pasar de 7.45 km/h en la 2D a8.60 km/h en la 3A+)
soo
Fuerza de tracción (kN)
20
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400
10
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90
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SO
40
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El maxlmo esfuerzo detracción con el tractor sin lastar(5 775 kg de masa total, equivalentes a una fuerza de 56.59kN)) fue (relación lA) de 52.3 kNa una velocidad real de avancede 1.74 km/h (14.7% de patinamiento). En estas condicionesel coeficiente de adherencia dela pista utilizada se observa quese hace igual al 92% (esfuerzode tracción igual al 92% de lamasa del tractor).
En las relaciones del cambio 1A a 2C se aprecia que lamáxima potencia de tracciónse alcanza sin que el régimende funcionamiento del motorllegue a las 2 000 rev/min en el
o-100
Altura respecto a la horizontal (mm)
-200-300
GRÁFICO 3.- CAPACIDAD DE ELEVACiÓN
----- ~
~-.,..:;r ---
~I1__ brazos ---+- bastidor I
30
-400
En el ensayo de la capacidad de elevación en el enganchetripuntal, la fuerza mantenida entodo el recorrido es de 45.4 kN(unos 4 500 kg) si se ejerce sobre los brazos inferiores, y de40.0 kN (unos 4 000 kg) con elbastidor normalizado.
La fuerza que puede ejercer el tripuntal en función de suposición respecto a la horizontalse representa en el Gráfico 3.
Potencia de tracción a la barray consumo de combustible
El tercer bloque de ensayosincluido como 'obligatorios' corresponde a los de tracción enpista de hormigón con el tractorsin lastre. Un resumen simplificado de los mismos se presenta en el Cuadro 3.
Durante los ensayos detracción en pista las condiciones de temperatura ambientese mantienen entre 16 y 18°C,con una humedad relativa entreel 44 y el 52% y una presión atmosférica de 102 kPa, condiciones que se consideran normalesy permiten obtener las máximasprestaciones del motor.
La temperatura del combustible se mantiene entre 34 y52°C, la del líquido refrigeranteentre 78 y 84°C Y la del aceitedel motor entre 51 y 102°C, queestán dentro de los límites establecido por el fabricante.
56
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Cf) ~ soo e
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ENERO 2012 agrotécnica
CUADRO 3.- PRESTACIONES DEL TRACTOR MF 5475 EN EL ENSAYODE TRACCiÓN EN PISTA DE HORMIGÓN.
Altura gancho: 500 mm; presiones inflado de neumáticos: delanteros 100 kPa, traseros 100 kPa
agrolé(,llica ENERO 2012
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57
Fuerza de tracción (kN)
7060
TDF ·6%
SO
.28
40
el régimen del motor cuando senecesita menos potencia ( (4) Y(5) respecto a (2) y (3), Y (9) y (10)respecto a (7) y (8)), el consumoespecífico de combustible sereduce, manteniendo el mismoesfuerzo de tracción y la velocidad de avance (elección de unarelación del cambio más larga),lo que confirma lo obtenido enel ensayo del motor realizado enla toma de fuerza, con régimenreducido a carga parcial.
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TDF (98.6 kW)
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Tracción VS. velocidad real
GRÁFICO 5.- TRACCiÓN VS. VELOCIDAD REAL EN LASDIFERENTES RELACIONES DEL CAMBIO
correspondientes a las relaciones 3A y 2C, con valores procedentes de la determinacióndel consumo de combustible(cuadro 3) y se observa comola velocidad de avance se reduce progresivamente en funcióndel régimen del motor, aunquetambién interviene el aumentodel patinamiento cuando lo haceel esfuerzo de tracción.
Por otra parte, en la Cuadro3 se puede observar que bajando
Los valores de potenciamáxima obtenidos en cada unade las relaciones del cambio ensayadas se representan en losGráficos 4 y 5.
Influencia del sistema degestión de potencia en lasprestaciones en tracción
En el Boletín oficial delensayo no se han incluido lasprestaciones del motor medidas en la toma de fuerza cuandono actúa el sistema de gestión'power boost'. Sin embargo, delas pruebas de tracción en pistase puede deducir el efecto de lagestión de potencia en las prestaciones del tractor
En el Gráfico 5, en el que serepresentan las relaciones entrefuerza de tracción y velocidadreal de avance para diferentesrelaciones del cambio, se aprecia como en las relaciones enlas que actúa el sistema 'powerboost' (3A+, 3B+ Y 3C+) la potencia de tracción se aproximamás a la que llega al eje de lasruedas motrices (cuantificadacomo el 94% de la obtenida enel ensayo a la toma de fuerza).Esto no sucede en la con lasrelaciones 2B, 2C y 2D en lasque no actúa el sistema de sobrepotencia.
En el Gráfico 5 se hanmarcado los puntos correspondientes a cargas parciales
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PRÁCTICAS
58
El resultado de los ensayosrealizados según lo establecidopor el Código II de la OCDE pone de manifiesto que el tractorMassey Ferguson 5475 Dyna4 es un modelo de gama altaen el segmento de mercado detractores 'grandes', según la clasificación que se utiliza en AgroTécnica a efectos estadísticos,con diferentes opciones tecnológicas que permiten adaptarlo
a la demanda de los usuarios.El motor utiliza la tecnologíacommon rail con 4 válvulas porcilindro y turbo postenfriado conrecirculación externa de los gases de escape (EGR) para conseguir elevadas prestacionescumpliendo el nivel de emisiones Tier 3.
La potencia máxima laofrece al régimen de 2 000rev/min y alcanza los 134.1 CV
netos (medidos en la toma defuerza); la potencia al régimennominal del motor de 2 200rev/min es de 1 17.4 CV; en elintervalo de 1 500 a 2 200 rev/min se mantiene la potenciaefectiva por encima de este valor. El par máximo de 611 Nm,a 1 100 rev/min, que se mantiene prácticamente constanteen el intervalo 1400 a 1 100rev/min, con una reserva de par
ENERO 2012 agrotécnica
del 63%. Estos valores se obtienen funcionando el sistemade gestión de potencia ('powerboost'), que actúa siempre quese demanda potencia a la tomade fuerza.
El consumo medio sobrelos seis puntos, que se aconseja tomar como referencia paracomparaciones entre diferentesmodelos de tractor es de 19.2L/h (214 g/CVhj, con una potencia media utilizada de 78.4 Cv,que es el 58.5% de la potenciamáxima disponible en el motor.En consecuencia, con el depósito de combustible de 145 litrosse dispondría de una autonomíade cerca de 8 horas.
El sistema de gestión depotencia ('power boost'l actúacuando se trabaja con la toma
GRÁFICO 6.- VELOCIDADES DE AVANCE EN DIFERENTESRELACIONES DEL CAMBIO
Escalonamiento del cambio
1-1D -ZA -28 -2e -2D -3A -38 -3e I14
12
:E'
1 10
•u 8i~
I e
¡ 4
J2
o1000 1200 1400 1800 1800 zooo 2200 2400
Riglme motor (rev/mln)
CUADRO 4.- VELOCIDADES DE AVANCE TEÓRICAS (en km/h con neumáticos traseros 460/85 R38)
de fuerza, o bien en tracciónpara las relaciones 3A y superiores, con velocidades de másde 6 km/h y superando la 1400rev/min de régimen del motor.Esto permite aumentar la potencia de tracción sobre la pista en13.6 CV (relación 3A respectoa la 20).
La transmisión Oyna-4 deltipo PowerShift, sobre cuatrorelaciones en carga y 4 grupossincronizados, incluye la gestión'eco' para reducir el régimen delmotor en transporte minimizando el consumo de combustible.
El número de relaciones delcambio con las que se puedenconseguir velocidades de trabajo entre 5 y 13 km/h para el régimen de potencia máxima (2 000rev/min) es de 6.
Para las del mismo grupo(cambio en carga), los 'escalo-
agrotécnica
nes' son del 21-23%, que seconsideran adecuados para este sistema de cambio. Entre lasrelaciones 20 y 3A el 'escalón'es del 10%, lo que facilita el paso entre ambas al ser marchassincronizadas que simulan uncambio en carga. No hay relaciones repetidas en el cambio.
El sistema hidráulico principal ofrece un caudal máximode 98.5 L/min, con una presiónmáxima de 153 bar, y la capacidad de elevación en el enganchetripuntal de 2 Categoría, en todoel recorrido, es de 4 500 kg si seejerce en los brazos inferiores yde 4 000 kg en el bastidor normalizado.
La eficiencia en tracciónpara pista de hormigón con eltractor sin lastre, tomando como referencia la medida de lapotencia en la toma de fuerza,
para la relación 3A (la más eficiente) ha sido del 86.7%. Estaeficiencia está influenciada porla adherencia de la pista en laque se realiza el ensayo (no todas las pistas ofrecen el mismocoeficiente de adherencia)
Eficiencia en la transmisión
Utilizando 0.867 (86.7%) para la eficiencia total en tracción,y contando que la eficiencia entracción se puede calcular comoTE = (1-0) x (¡J - k), siendo o=deslizamiento, ¡J = coeficientede tracción, y k = coeficientede resistencia a la rodadura, sepuede valorar por diferencia laspérdidas globales en la transmisión, asumiendo que la potenciadel motor se mide a la toma defuerza.
Así, para la pista de hormigón:
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CUADRO 5.- PESO RECOMENDADO EN FUNCiÓN DE LA VELOCIDADYDE LA POTENCIA UTILIZADA
• k = 0.02• II = 0.04• f.l = 0.63 (relación 3A+, a máxi
ma potencia de tracción)
TE = (1-0.04) x (0.63 - 0.02)/0.63 = 0.930.
La eficiencia total será: TE x'1" por lo que la eficiencia en latransmisión será:
llt = Eficiencia /TE = 0.867/0.930 = 0.933
CUADRO 6.- MASA DEL TRACTOR CON LASTRECOMPLEMENTARIO
CUADRO 7.- MASA DEL TRACTOR SIN LASTRECOMPLEMENTARIO
60ENERO 2012
Si se considera que entreel motor y la toma de fuerza sepierde alrededor de un 3-4%,esto indica que las perdidas enla transmisión entre el motor ylas ruedas para la relación 3A,cuando se consigue la máximapotencia de tracción, serían deaproximadamente el 3-4%.
Adecuación de los neumáticos
La evaluación de la adecuación de los neumáticos a las características del tractor puedehacerse a partir de la masa dereferencia de 5 775 kg (peso deltractor sin lastre incluyendo elconductor).
Considerando que la potencia máxima recomendada paratrabajo continuo sería la obtenida en el ensayo del consumo decombustible a carga elevada conrégimen del 90% del nominal
del motor (punto C31. que es de69.6 kW (de 94.6 CVl. para trabajar a 4.5 km/h se necesitaríauna masa total del tractor de 6075 kg, mientras que para trabajar a 6.5 km/h serían suficientecon 4 673 kg. En el primero delos casos habría que utilizar lastre complementario (unos 300kg), que puede sustituirse parala transferencia de peso queproducen algunos aperos.
Las cargas que tendrían quesoportar los neumáticos, sobre labase de 6 750 kg del tractor conlastre y sin lastre, serían los indicados en los Cuadros 6 y 7.
La evaluación de los neumáticos del tractor de ensayopuede hacerse utilizando comoreferencia las tablas del fabricante. Para los neumáticos radialescon las dimensiones indicadas,las cargas máximas admisibles
serían las del cuadro 6, lo queindica que dispone de neumáticos dimensionados para trabajarcon presiones de 1.2 bar con eltractor lastrado para alcanzar los6750 kg. Sin lastre y para velocidades de más de 6.5 km/hse puede reducir la presión deinflado de los neumáticos hasta0.8 bar, lo que ayuda a reducir lacompactación del suelo.
En consecuencia, los neumáticos pueden considerarsecomo 'suficientes', aunque a losusuarios interesados en reducirla compactación del suelo lespuede convenir cambiarlos porotros de mayor anchura, lo quepermitiría bajar la presión de inflado y reducir el patina mientocon grandes esfuerzos de tracción.
El modelo ensayado no incluye la suspensión primaria en
agrotécnica
CUADRO 6.- CAPACIDAD DE CARGA DE LOS NEUMÁTICOS (en kg)
o....(,,)
ns~....
Neumáticos delanteros1380/85R28 - 14.9 R281
Velocidad Presión40km/h 30 km/h 10 km/h bar1 170 1 250 1 590 0.61 300 1 390 1 760 0.8
l 1 420 1 520 1 930 1.0 I1 550 1 660 2100 1.2¡ 67'1 1790 2270 1.41 800 1 930 2440 1.6Circunferencia de rodadura = 4 050 mm
el eje delantero, que se ofrececomo opción. La incorporaciónde esta opción posiblementeproduciría una mejora de lasprestaciones al reducir el patinamlento.
En relación con la ergonomía del puesto de conducción,se puede resaltar la simplicidady la facilidad de manejo, manteniendo una estructura similar para todos los modelos en las quese incorpora la transmisión Oyna, cualquiera que sea su nivelde especificaciones. La palancade cambio de sentido en el lado izquierdo del volante incluyela parada activa y la posibilidadde cambio entre las relaciones
agrotécnica
Los neumáticos
se consideran
como 'suficientes',
aunque se pueden
cambiar por otros
de mayor anchura
para reducir la
compactación
PowerShift. Ofrece diferentesopciones para adaptar el tractora las diversas alternativas deguiado automático y control deaperos en los sistemas de Agricultura de Precisión.
IRecomendaciones paralos usuarios
La información que proporciona un ensayo OCOE, además de indicar las prestacionesmáximas del tractor y los consumos de combustible a cargasparciales, sirve para dar unas recomendaciones prácticas a losusuarios, de forma que lo puedan utilizar de modo eficiente.
En el Gráfico 6 se resumenlas prestaciones del motor enun diagrama par equivalente/régimen de giro. Sobre el mismose marcan los puntos de potencia máxima: M+ == máxima delmotor, T+ == máxima al régimennormalizado de la TOF, y N+ ==
máxima al régimen nominal delmotor (obtenidas actuando el'power boas!' en el ensayo a laTOF), junto con otros puntos dereferencia a cargas parciales, tanto en la zona de corte del regulador como a régimen reducido.
Para compatibilizar la eficiencia en la utilización del combustible con el aprovechamientode la potencia disponible en elmotor se recomienda trabajar aun régimen entre 1700 Y 2 000rev/min, con una carga que nosupere el 100% del par nominal
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o....uca...... (375 Nml. La eficiencia conse
guida en el punto C3 es de 275g/kWh (202 g/CVh).
Cuando las operacionesagrícolas demandan baja potencia conviene utilizar un régimende funcionamiento del motorentre 1 100 Y 1 600 rev/min,para minimizar el consumo decombustible. El mínimo consumo específico obtenido en elensayo del motor correspondeal punto C5 y es de 262 g/kWh(192 g/CVh). Destaca la eleva-
da reserva de par en el motor(del 63%) y el intervalo de régimen en el que se mantieneel par máximo (1 100 a 1400rev/min)
El Gráfico 6, junto con lainformación sobre el escalonamiento del cambio (Cuadro 81.se puede utilizar para elegir losaperos más apropiados para lascaracterísticas de este tractor,en equilibrio entre la capacidadde trabajo y el menor consumode combustible.
Apero aconsejables
Para la utilización del Gráfico 6, se debe tomar en consideración que los valores sehan obtenido cuando actúa elsistema de gestión de potencia('power boost'l. por lo que noson directamente utilizables enlas relaciones del cambio de losgrupos 1 y 2.
En consecuencia, paraelegir un apero apropiado quedemanda elevado esfuerzo detracción a baja velocidad, habrá
GRAFICO 6.- RESUMEN DE PRESTACIONES DEL MOTORDEL TRACTOR MASSEY FERGUSON 5475 DYNA-4
Par motor vs. régimen
............................
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0+---r----;--..;........-....;....---:--+---+--;.---:---H---400+--...........---T-1000 1100 1200 1600 1100 1800 1900 1300
Régimen motor (rev/mln)
• La potencia en cualquier punto de funcionamiento se puede calcular multiplicando el régimendel motor (n) por el par equivalente (par); así, para n = 1 SOO rev/min y par =250, lapotencia NTDF será 1 SOO x 250 / 9 550 =47.1 kW (64 CV).
• La zona marcada en amarillo corresponde al funcionamiento del motor en que se obtiene másdel 100% de la potencia a régimen nominal.
• La zona marcada en verde corresponde a la potencia obtenida con corte del regulador si elacelerador se sitúa para alcanzar un régimen del motor más alto del que se necesita paraobtener las 1 000 rev/min en la TDE
• Los valores obtenidos corresponden al motor cuando actúa el sistema de gestión de potencia('power boost'l.
• Los seis puntos de referencia morcados en rojo corresponden a los valores obtenidos con cargoreducida y régimen del motor del 60 y del 90% del régimen nominal. En codo uno de ellos semorca el consumo de combustible correspondiente en l/h y g/kWh.
• Con líneas de puntos se marcan los curvas de iso-potencia para el 75, 50 Y 25% de lapotencia nominal. En trazo lleno las correspondientes 01 100 Y 125% de la potencia nominal.
62ENERO 2012 agrotécnica
que utilizar como referencia losresultados del ensayo de tracción en pista (Cuadro 3) paradeterminar la potencia en lasruedas motrices.
Así, para determinar el arado de vertedera más apropiado,se puede utilizar como referencia los valores obtenidos en (4)del Cuadro 3.
La potencia en el conjuntode las ruedas motrices se puede calcular a partir de la potencia de tracción considerando laeficiencia en tracción sobre lapista de ensayo, o sea:
N, = Ns /TE; siendo TE = (1-0)x (~- k) / ~
Los valores para el cálculode la eficiencia de tracción serían:
Deslizamiento: o= 6.1 %;Coeficiente de tracción:~ = 28.1 /56.59 =0.497;Coeficiente de resistencia a larodadura: k = 0.02.
Así. la eficiencia en tracciónpara esta pista de ensayo en larelación 2D será:
TE2D.p¡sta = (1-0.061) x (0.497- 0.02) / 0.497 = 0.901
En consecuencia, la potencia que llega al conjunto de lasruedas motrices será.
N, = 51.2/0.091 = 56.8 kW
Con una fuerza tangencialen las ruedas de 29.2 kN (28.1+ [masa tractor x 0.02]), y unavelocidad teórica de avance de6.98 km/h (6.55/ [1 - 0.061]).
La fuerza tangencial en lasruedas permite desarrollar unafuerza de tracción en campoigual a este valor menos laspérdidas por rodadura, mientras que la velocidad de avancees igual a la teórica multiplicadapor el factor de deslizamiento(1 - o).
agrotécnica
Asumiendo que trabajando con un arado de vertederaen un suelo de tipo medio, elcoeficiente de resistencia a larodadura es de 0.10, y que el patinamiento puede ser del 10%con un coeficiente de tracciónde 0.5, se deduce que el esfuerzo de tracción puede ser de23.57 kN (29.2 - masa tractor x0.10), equivalente a 2405 kg, yla velocidad real de avance de6.28 km/h (6.98 x [1 - deslizamiento]).
Cu ndolas
operaciones
agrícolas
demandan baja
potencia conviene
utilizar un régimen
de funcionamiento
del motor entre
1100 y 1600 rev/
min, para minimizar
el consumo de
combustible
Además, el consumo decombustible en Uh se puedecalcular a partir del consumo específico obtenido en pista, juntocon la potencia de tracción sobre la que se ha calculado. Así,en consumo el kg/h, para la relación 2D en el punto (4) será:
51.2 [kWj x 0.341 [kg/kWhl= 175 kg/h, que equivalen a
20.5 L/h con una densidad degasóleo de 0.853.
Para un suelo de tipo medio,con una resistencia específicade sección trabajada con aradode vertedera de 50 kg/dm2, utilizando un arado de 14 pulgadas
(35 cm de anchura de corte porcuerpo) y trabajando a una profundidad de 28 cm, el esfuerzode tracción que demanda cadacuerpo sería de 50 x 3.5 x 2.8 =
490 kg, por lo que el tractor podría arrastrar sobradamente unarado de cuatro cuerpos de 14pulgadas (2 405/490). con unaanchura de trabajo de 1.40 m,a una velocidad de 6.28 km/h,lo que daría una capacidad detrabajo teórica (sin considerartiempos perdidos por vueltas)de 1.40 x 6.28/ 10 = 0.88 ha/h (1.14 h/ha) con un consumode combustible de 1.14 x 20.5= 23.3 L/ha (régimen del motorde unas 1 750 a 1 800 rev/minpara optimizar el consumo decombustible).
La relación 2C utilizadapermite pasar a la 2D (cambioen carga) si las condiciones detrabajo son favorables, con elconsiguiente aumento de la capacidad de trabajo y reduccióndel consumo de combustible,así como pasar a una marchamás corta en las zonas difícilesde la parcela, o para superar unapendiente.
El cálculo del tamaño de unapero que pueda trabajar con relaciones del cambio en las queactúa el sistema 'power boost'(3A y superiores). puede hacerse utilizando la información quesuministra el Gráfico 6.
Sobre esta base, se pueden calcular, las dimensionesdel chísel o cultivador pesado,tomando como objetivo que elmotor funcione en el punto C3(consumo de 22.5 Uh). En estascondiciones el régimen del motor es de 1978 rev/min, y la potencia disponible es de 69.6 kW(94.7 CV) y el par motor correspondiente sería de 336 Nm.
Parece adecuado seleccionar la relación 3A que daría unavelocidad teórica de avance algo inferior a 8.65 km/h (Cuadro8), y un par motor de 336 Nm(aprox. 33 mkg) por lo que el paren las ruedas motrices sería de
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1O...CJca.....
63
--~~~~~~~~~~~~~~~~~--_.- - -----------------------'---
, CUADRO 8.- V~LOCIDADES DE AVANCE (km/h) YRELACION DE TRANSMISION EN DIFERENTES POSICIONES DEL CAMBIO
o....uca.......
64ENERO 2012
33 x 71.98 = 2375 mkg, quecon un 4% de pérdidas en latransmisión quedaría reducidoa 2 280 mkg.
Utilizando como radio de lasruedas del eje trasero el valordel radio índicedel neumático(825 mm), la fuerza tangencial,asumiendo que toda la potenciase transmite por las ruedas deleje trasero será: 2 280 x 0.825= 1881 kg.
Para un 4% de pérdida depotencia en la transmisión (toma de fuerza-ruedas motrices).y 0.1 de coeficiente de resistencia a la rodadura, la fuerzade tracción será igual a la fuerza tangencial menos la fuerzaperdida por rodadura; pudiendoasumir que para un suelo detipo medio (k = 0.1) sería de:5 775 (masa del tractor en kg)x 0.10 = 577 kg, o sea: 1881- 577 = 1304 kg.
Con un esfuerzo de tracciónmenor de la mitad de la masatotal del tractor, el deslizamiento estaría por debajo del 8%,por lo que la velocidad real deavance sería: 8.65 - 092 = 796km/h.
La anchura del chísel aconsejado sería, sobre la base deuna resistencia específica pormetro de anchura de trabajocon 20 cm de profundidad (50kg/dm 2 x 0.5 x 10 dm x 2.0 dm=500 kg). el resultado de dividirlos 1300 kg de fuerza de tracción entre 500 kg, lo que indicaque puede trabajar sin dificultad con un chísel de 2.50 metros a una velocidad real de 796km/h, lo que da una capacidadteórica de trabajo de 2.5 x 7.96/10 = 1.99 ha/h (0.50 h/ha). Enestas condiciones el consumode combustible sería de 22.5
x 0.50 = 11.25 L/ha (sin contarpérdidas en las vueltas).
Régimen del motor entransporte y en campo
El ensayo OCDE no incluyepruebas específicas a velocidades normales de transporte.Tomando como referencia lascurvas de potencia del motorcon gestión de potencia, y el
Puede trabajar
sin dificultad con
un chísel de 2.50
metros a una
velocidad de 7.96
km/h y un consumo
de combustible de
11.25 L/ha (sin
considerar pérdidas
en las vueltas)
hecho de que el tractor puededisponer de la transmisión 'eco'se deduce que las velocidadesmáximas de transporte arrastrando remolques pesados seconsiguen con el motor trabajando a bajo régimen, lo quepermite reducir el consumo decombustible y el desgaste delmotor
Así, para un conjunto detractor con remolque, con masa total de 20 toneladas, enuna carretera horizontal conun coeficiente de resistencia ala rodadura de 0.03, el esfuer-
zo de necesario para mover elconjunto sería de 600 kg, quea una velocidad de 25 km/h demandaría una potencia de: 600(kg) x 25 (km/h) / 270 = 55.5 CV(40.8 kW), lo que representaríaun consumo de combustiblede aproximadamente 11-12 L/h(punto 6C del Cuadro 4 y gráfico6, con 60% del régimen nominal del motor).
Por otra parte, si se disponen de diferentes aperos y sedesea utilizarlos eficientementecon este modelo de tractor, serecomienda:• Para labores pesadas ajustar
el acelerador sobre las 1800 2 000 rev/min antes de iniciarel recorrido trabajando sobrela parcela. Observar la caídade vueltas que se produce,que debe estar entre 150 y250 rev/min. Si la caída esmayor de 250 vueltas se debe de cambiar a una marchamás corta; por el contrario,si la caída es menor de 150rev/min se recomienda utilizaruna relación del cambio máslarga.
• En las labores ligeras se recomienda actuar de igual forma,sobre la base de fijar el régimen inicial entre 1300 Y1600rev/min, siempre que sea estarelación del cambio adecuadapara la velocidad máxima detrabajo condicionada por eltipo de labor.
La información que proporciona el Gráfico 6, junto con lasrelaciones de transmisión en cada relación del cambio (Cuadro8). permite ajustar las condiciones de trabajo para optimizar elconsumo de combustible conelevadas prestaciones.•
agrotécnica