Unidad I

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Programa de Infraestructura y Mecanizacin

Subproyecto Maquinaria Agrcola

UNIDAD I

LA MECANIZACIN AGRCOLA

Dr. Vctor Vicente Vivas

Profesor Asociado1. Introduccin

La mecanizacin de la agricultura es un proceso progresivo de enorme alcance e importancia. Comenz hace miles de aos con el uso de herramientas muy simples construidas por el hombre primitivo, con el propsito de usar ms eficientemente su propia energa. En el transcurso de los aos el progreso ha sido extraordinario. El uso cada vez ms creciente y racional de mquinas y equipos para ejecutar las labores agrcolas, aliado a otros avances tecnolgicos, ha permitido dar una mayor importancia a la agricultura en las economas nacionales.

Numerosas estadsticas indican cmo la productividad por hombre empleado en la agricultura ha aumentado en funcin de la utilizacin de modernos equipos. En los Estados Unidos, en 1820, cada trabajador rural produca suficientes alimentos para satisfacer sus propias necesidades y las de otras tres personas. En 1945, con la ayuda de tractores, mquinas sembradoras y cosechadoras, el nmero de personas alimentadas subi a trece. Se estima que el incremento de la productividad por trabajador del 44% ocurrido de 1917 a 1945, la mitad fue debido al uso de la mecanizacin y el resto a otros desarrollos cientficos y tecnolgicos.

Algunos autores han sealado que en orden de producir adecuadamente algunos cultivos, es necesario disponer al menos entre 0,4 a 2,0 kilovatios por hectrea. Sin embargo, aparentemente existe poca informacin tcnica que soporte una correlacin positiva entre potencia y rendimiento de los cultivos. Algunas evidencias han sido extradas de experiencias e informaciones provenientes de Europa, Norteamrica, Japn, pases donde los altos rendimientos por cultivo estn positivamente relacionados con altos insumos energticos.

La mecanizacin es frecuentemente citada como uno de los elementos claves para lograr mayor desarrollo agrcola. No obstante su introduccin y empleo, debe visualizarse dentro de un enfoque integral y multidisciplinario, donde se asegure la ponderacin objetiva de los distintos y complejos factores involucrados en la produccin agrcola.

Dentro de este enfoque la mecanizacin es slo uno de los muchos factores a considerar dentro de un sistema de produccin en el cual se incorporan otros desarrollos tecnolgicos tales como el uso de semillas mejoradas, fertilizacin, riego, productos fitosanitarios y otros, que usados en forma integral y racional complementaran los beneficios de utilizar mquinas y equipos.

2. Mecanizacin agrcola:

La produccin agrcola puede ser incrementada bien sea incorporando ms tierras al cultivo o por medio de un aumento de la productividad de las que ya se encuentran utilizadas. La introduccin de mquinas y equipos para efectuar los trabajos agrcolas puede ser un factor importante para facilitar el aumento de la productividad, especialmente en pases no desarrollados donde existe una marcada necesidad de disponer de mayores cantidades de energa para realizar las distintas labores agrcolas. Esta necesidad es an ms evidente en aquellos pases con caractersticas climticas donde se producen estaciones anuales secas y donde las caractersticas de los suelos aptos para la agricultura, hacen difcil la preparacin de los mismos entre perodos de lluvia.

La definicin de mecanizacin agrcola empleada, supone el uso de cualquier medio mecnico, incluyendo equipos manuales, de traccin animal y accionados por motores, dentro del contexto de la produccin, procesamiento, transporte y mercadeo de los productos agrcolas (Gil, 1995).

En todo caso, los propsitos generales de este proceso de introduccin y uso de mquinas es dirigido a:

1. Satisfacer las necesidades productivas y de alimentacin de la sociedad.

2. Mejorar las condiciones de trabajo del hombre, hacindolo un usuario de sus energas, habilidades y capacidades.

3. Un manejo apropiado de los recursos naturales renovables.

3. Caractersticas del uso de maquinas en la agriculturaEl empleo de mquinas en la agricultura, si bien es un factor esencial para aumentar la productividad, est condicionado entre otros, al conocimiento de algunas caractersticas intrnsecas del proceso de produccin, que lo diferencian del uso de mquinas en otra industria cualquiera.

1. Las disponibilidades y demandas de mano de obra estn distribuidas, generalmente, desuniformemente sobre todo el ao. La capacidad de trabajar la tierra estara unida a cuanta mano de obra pueda ser empleada durante la ejecucin de operaciones claves. Normalmente los "cuellos de botella" se presentan porque la preparacin de tierras, la siembra, el control de malezas y la cosecha requieren mucho tiempo y energa en horas/hombre. En muchos casos se considera la demanda por mano de obra como la principal restriccin para ejecutar estos trabajos, aun cuando aparentemente exista desempleo durante el resto ano.

2. La produccin agropecuaria est distribuida y localizada sobre una extensa gama de localidades geogrficas con diferentes condiciones ecolgicas. El xito de la mecanizacin est condicionado por factores bsicos de manejo positivo y racional de suelos y cultivos. Estudios de suelos e informacin apropiada sobre la capacidad de uso de las tierras, son herramientas insustituibles para seleccionar formas apropiadas de mecanizacin, adecuando su uso a las condiciones agroecolgicas de cada zona.

3. El proceso productivo de plantas y animales se desarrolla de acuerdo a leyes biolgicas definidas. La preparacin de tierras, siembra, control de plagas y enfermedades, tiene que realizarse sobre plazos definidos de tiempo, durante perodos especficos del ao agrcola y a intervalos tambin definidos. En todo caso, el perodo de trabajo para cada fase, es mucho ms corto que el de produccin. No se puede, a diferencia de otras industrias, realizar las labores en forma simultnea durante un determinado perodo de trabajo.

La complejidad y caractersticas peculiares del proceso de produccin agrcola implica el uso sistemtico de medios mecnicos en casi todas las operaciones y etapas de su desarrollo, tanto en aquellas de carcter bsico, como en las de carcter auxiliar, de manera de asegurar la continuidad en todas las actividades agropecuarias. Por ello es sumamente importante asegurar una ininterrumpida sucesin de operaciones para lo cual, en estados avanzados de mecanizacin, es necesario tener un sistema de mquinas, que no vienen a ser otra cosa que un definido nmero de equipos de similar eficiencia y capaces de garantizar una tasa de rendimiento uniforme.

4. Objetivos de la mecanizacin:

1. La mayora de las mquinas agrcolas han sido desarrollados para reducir el tiempo necesario para ejecutar una labor y simultneamente mejorar la calidad de trabajo. Los trabajos mecanizados se realizan con un alto consumo de energa pero en menor tiempo.

2. Desde el punto de vista econmico: mejoramiento y aumento de la eficiencia de la potencia muscular del hombre, utilizacin de diferentes fuentes de energa, elevar la productividad de los trabajadores , posibilidad de planificar el trabajo de campo.

3. Incremento de la produccin y de la productividad de la unidad de produccin.

4. Mejoramiento de la calidad de los productos cosechados.

La mecanizacin garantiza el empleo creciente de los ms recientes avances tecnolgicos en la agricultura. Su uso permite hacer los trabajos de campo con oportunidad, eleva la productividad de la tierra y del hombre que la trabaja, reduce las necesidades de mano de obra y contribuye a obtener ms y mejores cosechas.La mayora de las mquinas y aperos agrcolas han sido desarrollados para reducir el tiempo necesario para ejecutar una labor cualquiera, al mismo tiempo que mantienen o mejoran la calidad del trabajo. Sin embargo, ello va aparejado a un mayor consumo de energa. El trabajo manual es bajo en consumo energtico, pero alto en necesidades de tiempo. Los trabajos mecanizados se realizan con un alto consumo de energa pero en menor tiempo.

Desde el punto de vista econmico la mecanizacin presenta dos aspectos esenciales. En primer lugar, el relacionado con el mejoramiento y aumento de la eficiencia de la potencia muscular del hombre, y en segundo lugar, la utilizacin de diferentes fuentes de energa: los animales de trabajo, el viento, los motores trmicos o elctricos y otras fuentes de energa. La mecanizacin, para resultar econmicamente rentable, debe elevar la productividad de los trabajadores y secundariamente debe simplificar el trabajo fsico del hombre. Sin embargo, el objetivo de una mayor rentabilidad no es el nico, ni necesariamente el ms importante de los propsitos de la mecanizacin agrcola. Muchos otros factores deben ser considerados aun cuando su efecto no pueda ser medido en trminos de dinero. Uno de estos es el relativo a la presin familiar por mejores condiciones de vida. En un momento dado un agricultor puede decidir invertir en la compra de algn equipo que produzca prdidas monetarias si su uso contribuye a mejorar las condiciones de vida familiar. Por ejemplo, en pocas de cosecha el trabajo es duro; la labor de ensacar es pesada y la manipulacin de grandes volmenes de productos a pleno sol es desagradable, reemplazar una combinada con un dispositivo de ensaque manual todava til; por una cosechadora a granel, econmicamente puede no ser correcto pero s necesario.

Una de las ms importantes ventajas de la mecanizacin es la libertad y posibilidad que obtiene el agricultor para planificar su trabajo de cara al futuro. Puede de esta manera programar y cumplir con oportunidades y mejores niveles tecnolgicos, un calendario para la realizacin de distintas labores agrcolas. Los niveles tecnolgicos para el desarrollo de empresas agropecuarias han mejorado sustancialmente, a medida que una mayor energa en forma de equipos y maquinaria ha estado disponible para los productores. Mejores prcticas de labranza, siembras de precisin, control de plagas y enfermedades y cosechas oportunas y en general nuevas tcnicas, resultan en mejores y mayores cosechas.

El incremento de la produccin es una de las justificaciones usadas para mecanizar. Por ejemplo, la provisin y uso de equipos y accesorios para la mecanizacin y automatizacin de explotaciones ganaderas es un ejemplo tpico. El uso de cosechadoras de forraje y equipo de ensilaje y henificacin, y la utilizacin de ordenadoras mecnicas para minimizar el trabajo manual, ha permitido que el nmero de animales manejado por cada trabajador y sostenidos por cada unidad de superficie haya aumentado durante los ltimos aos. En unidades de produccin agrcola vegetal, el uso de mquinas permite la siembra inmediata de un cultivo luego de otro.

La posibilidad de mejorar la calidad de la cosecha, por medio de la mecanizacin, aunque bien conocida, necesita algn comentario. Uno de los ejemplos ms familiares es el relativo al pasto cosechado y conservado por mtodos y tcnicas mecanizadas. La calidad del ensilaje y el heno en mucho dependen de la rapidez en el corte y buen estado del pasto. La eficiencia y rapidez en la elaboracin de pacas de heno puede ser la diferencia entre un heno bueno y malo. El efecto y ventajas de la cosecha y secado a tiempo es un buen ejemplo relacionado con este objetivo.

En resumen, la mecanizacin garantiza el empleo eficiente de los ms recientes avances tecnolgicos en la agricultura. Su uso permite hacer los trabajos de campo con oportunidad, eleva la productividad de la tierra y del hombre que la trabaja, reduce las necesidades de mano de obra y contribuye a obtener ms y mejores cosechas.

5. Intensidad y niveles de mecanizacin

Al analizar la estructura de un sistema de produccin agrcola, uno de los aspectos ms importantes a considerar es el relativo a la relacin existente entre las cantidades de equipos mecnicos y la mano de obra disponible, lo cual reviste una importancia econmica, social e histrica.

Asimismo, es importante conocer o medir la intensidad o nivel de mecanizacin en un pas o zona geogrfica en particular, lo cual se expresa en distintas unidades que miden o aportan una posibilidad de cuantificar el trabajo humano, animal y mecnico empleado en las labores agrcolas.

Muchos han sido los intentos para seleccionar ndices de mecanizacin que de manera global reflejen objetivamente la naturaleza e importancia de las fuentes de energa disponibles y de las mquinas y equipos utilizados.

Las estadsticas disponibles en cada pas, acerca de la disponibilidad de equipos mecanizados, indican de manera general los cambios en la tecnificacin de los sistemas agrcolas. En general, el nmero de tractores de servicio en la agricultura mundial se increment rpidamente durante los aos '50, pero posteriormente en la medida que el nmero de trabajadores en el campo se redujo, se percibi una disminucin relativa del nmero de ellos y una tendencia hacia el aumento de su potencia nominal promedio.

Las estadsticas mundiales de la Organizacin de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentacin (FAO), en cuanto al parque general de tractores por pases y su relacin con la superficie de cultivos anuales y permanentes en uso, permite obtener un ndice de mecanizacin de uso muy comn para expresar el nivel e intensidad de la mecanizacin en trminos de cantidad de hectreas de cultivos anuales y permanentes atendidos por unidad tractor.

El Cuadro No. 1, muestra los ndices de mecanizacin en hectreas cultivadas por tractor (ha/tractor) en varios pases del mundo.

Cuadro No. 1

Indices de mecanizacin en hectreas cultivadas por tractor (ha/tractor) en varios pases del mundo. 1987

rea geogrficaNmero de tractoresrea de cultivos anuales y permanentes

(100 ha x 108)rea de cultivos permanentes y anuales por tractor

(100 ha x 108)

Mundo25.284.4801.473.59058,2

USA4.676.000189.91540,6

Francia1.527.00018.99312,4

Canad728.07446.01063,1

Espaa650.00020.42031,4

Italia1.269.14712.1849,6

Alemania Oriental161.5154.95730,6

Alemania Occidental1.478.6007.4635,0

URSS2.854.000232.44481,3

Argentina206.00036.050175,0

Brasil775.00076.78099,0

Colombia33.7575.298156,9

Venezuela44.5003.81085,6

India648.932168.770260,0

Israel25.43841916,4

Tailandia130.00019.863152,7

Australia332.00048.536146,1

Japn4.732

Suramrica1.173.574141.373120,0

FUENTE: Anuario de Produccin. FAO, 1987.

Aun cuando la informacin manejada en esta tabla es de carcter muy general, y en muchos casos las cifras de tractores en servicio son simples estimados, es importante observar que en un pas altamente mecanizado en su agricultura como USA, el ndice de mecanizacin es de 40,6 ha/tractor. Un pas como India, con graves problemas econmicos y sociales en su desarrollo agrcola presenta un ndice de 260 ha/tractor. Llama la atencin el ndice correspondiente a pases como Alemania Oriental, Italia e Israel que son del orden de 5,0; 9,6 y 16,4 ha/tractor respectivamente, lo cual indica una alta intensidad en el uso de equipos mecanizados y un alto desarrollo tecnolgico de su agricultura. En el caso especfico de Venezuela el ndice de 85,6 ha/ tractor es indicativo de una moderada utilizacin de mquinas agrcolas, aun cuando su nivel de intensidad supera a otros pases de la regin como Argentina, Brasil y Colombia.

Obviamente estos datos suministran solamente una gua aproximada acerca del nivel de mecanizacin, puesto que no hacen mencin a otros factores de mucha importancia tales como el tamao y potencia de los tractores, ni a otras fuentes de energa mecnica. Asimismo, habra que especificar la informacin en funcin de los distintos cultivos y caractersticas del desarrollo agrcola de cada regin en particular.

Otro ndice frecuente utilizado para expresar el nivel e intensidad de mecanizacin es, como se mencion al comienzo del captulo, el nmero terico de habitantes mantenido por persona activa en la agricultura.

En el Cuadro 2 se comparan el nmero de habitantes que corresponde a cada activo en la agricultura para diversos pases.

Cuadro No. 2

Nmero de habitantes por persona activa en la agricultura para diversos pases. 1987

PasPoblacin total

miles de habitantesPoblacin agrcola activa miles de habitantesN terico de hab. por persona activa en la agricultura

Francia55.6271.53736,19

Italia57.3311.90630,07

Alemania Oriental16.63383220,02

Alemania Federal61.1461.21050,53

Espaa39.0201.73522,48

URSS282.84321.32713,26

India785.514295.6033,82

Argentina31.4701.23825,42

Brasil141.30213.56610,41

Colombia29.9182.84810,50

Israel4.3598054,48

Japn122.0914.60926,48

USA243.5653.14377,49

Venezuela18.24676923,72

FUENTE: Anuario de Produccin. FAO, 1987.

Un rpido anlisis de esta informacin permite sacar en claro que en los pases considerados como de un alto nivel de desarrollo agrcola, por consiguiente con un alto nivel de mecanizacin, se corresponden ndices ms altos en cuanto al mayor nmero de habitantes mantenido por cada persona activa en la agricultura, por cuanto la poblacin involucrada directamente en la agricultura disminuye en la medida que el pas dispone de ms y mejores fuentes de energa.

Asimismo, se puede especular que la capacidad de la tierra para producir alimentos animales y vegetales no es capaz de progresar al mismo ritmo que la productividad del trabajo, disminuyendo as el nmero de personas en la agricultura. Por otra parte, un aumento del nmero de hectreas atendido por obrero activo en la agricultura es una medida del aumento de la productividad del trabajo.

6. Historia de la Mecanizacin Agrcola

3000 A.C. en Mesopotamia se verifica la transicin de herramientas manuales a las de traccin animal.

A finales del siglo XVI aparecen las sembradoras como las primeras mquinas agrcolas en el norte de Espaa.

Invencin de la mquina de vapor por J. Watt y de la locomotora a vapor por Stevenson en Inglaterra a finales del siglo XVIII marcan un hito fundamental en la mecanizacin de todas las labores agrcolas.

1771, el francs Cugnot construy un vehculo de tres ruedas destinado a la artillera francesa.

1810, Pratt (Inglaterra) construy el primer arado reversible arrastrado por dos mquinas de vapor, situadas en los extremos del campo.

1834, McCormick (USA) obtuvo una patente para una mquina segadora tirada por caballos.

1844, se instala la fbrica de trilladoras CASE en Winsconsin (USA).

1876, invencin del motor de combustin interna por Otto.

1892, invencin del motor Diesel (Alemania). Ambos inventos, crean la base del desarrollo del tractor.

1880, se introdujo la primera cosechadora en California

1916, Ford saca al mercado el tractor Fordson, fabricado en serie.

1920, se establecen las Pruebas de Nebraska para tractores, lo cual marca un proceso gradual en el mejoramiento y aumento de las capacidades y eficiencias de los tractores y la adopcin de innovaciones tecnolgicas.

1920, Incorporacin del Eje Toma de Fuerza al tractor.

1932, adopcin y uso de los cauchos de baja presin, permitiendo disminuir la resistencia al rodamiento, aumento de las velocidades de trabajo, economa de combustible y confort del operador.

1938, se fabric la primera cosechadora autopropulsada de cereales

1938, primeros ensayos para la introduccin de los sistemas de mnima labranza en cultivos.

A partir de la Segunda Guerra Mundial, el avance conseguido por la mecanizacin es notable, abarcando un 80 % de las labores agrcolas.

1940, introduccin del Enganche de Tres Puntos, permitiendo el levante hidrulico de los implementos, variacin automtica de la profundidad de trabajo de los implementos.

1945, adopcin generalizada de los motores diesel, lo que condujo a una mayor eficiencia en el consumo de combustible.

1945, introduccin de la fumigacin area para el control de plagas y enfermedades.

1960, introduccin de la hidrulica para el control y maniobrabilidad de equipos y accesorios.

1970, en adelante, mejoramiento de los sistemas de seguridad, ergonoma de los tractores, introduccin de la electrnica en los tractores.

En los ltimos 20 aos, se han desarrollado equipos cada vez ms sofisticados, donde los componentes electrnicos van sustituyendo los sistemas mecnicos en el control de las variables de trabajo.

Igualmente los componentes hidrostticos van sustituyendo a los sistemas mecnicos incrementando su efectividad.

Para tener xito en la mecanizacin agrcola, fue necesario un avance paralelo en las ciencias biolgicas: fitomejoramiento de las variedades para ser manejadas mecnicamente.

La seguridad y ergonoma en el manejo de las mquinas agrcolas toma un papel relevante en el diseo.

Por ltimo debido a las crisis energticas, los esfuerzos se esfuerzan en desarrollar equipos con una mayor eficiencia en la utilizacin de la energa, fundamentalmente de origen fsil.

6.1. Etapas de la evolucin de la mecanizacin agrcola

1. Labores manuales: incluye todos los trabajos realizados manualmente: escardilla, poda de rboles, injertos, etc.2. Trabajos realizados con traccin animal: es la primera etapa de la mecanizacin agrcola3. Motorizacin mixta: se introducen mquinas de accionamiento mecnico, pero tiradas por animales.4. Motorizacin total: todos los trabajos se realizan con mquinas.5. Automatizacin: es la ltima etapa de la mecanizacin; la mano de obra se utiliza slo para poner en marcha y controlar el funcionamiento de la mquina.7. El Reto de la agricultura del futuro

La agricultura ha sido la principal fuente de alimentacin para la humanidad, y se espera que continu sindolo por mucho tiempo ms. Si embargo, la agricultura moderna vive una peligrosa contradiccin: presionada a satisfacer demandas crecientes de alimentos, se asienta sobre una base de recursos naturales severamente amenazada por incrementos constantes en el nivel de deterioro ambiental que la acompaa, razones por las cuales difcilmente lograr cumplir y mantener su objetivo principal en el futuro previsible, si no resuelve esta contradiccin fundamental. (Delgado, 2002).

En la actualidad, existe una preocupacin creciente de la sociedad sobre la sostenibilidad de la agricultura moderna. Su intensificacin durante los ltimos tres siglos han conducido en muchas partes del mundo a una degradacin acelerada de los recursos naturales, principalmente los suelos, sealndose que desde los comienzos de la agricultura mas de la mitad de las tierras productivas del planeta se han perdido irreversiblemente.

La humanidad requerir durante la primera mitad del siglo XXI duplicar globalmente su produccin actual de alimentos, y triplicarla en los pases en vas de desarrollo. Adems deber prever desde ya las estrategias para satisfacer las necesidades de una poblacin mundial que doblar su tamao actual hacia la segunda mitad del siglo que comienza.

Algunos autores enfatizan la importancia de realizar esfuerzos dirigidos a desarrollar y promover sistemas de produccin agrcola que, manteniendo niveles adecuados de productividad, procuren una menor dependencia de recursos petroqumicos y una mayor utilizacin de los recursos renovables sustentados por el sol, con el fin de reducir los impactos globales sobre el ambiente y garantizar sostenidamente las necesidades futuras de alimentos, fibras y energa al mas largo plazo.

La estrategia fundamental para encarar el desafo que se plantea es el mantenimiento de un balance ecolgico entre el suelo, el clima y la vegetacin. Este balance, sin embargo, se ve amenazado cada da mas por la necesidad creciente que tienen los sistemas agrcolas convencionales de incrementar la mecanizacin de las operaciones, de aumentar la fertilidad de los suelos mediante el uso cada vez mayor de fertilizantes inorgnicos, de adoptar monocultivos o sistemas de cultivos simples y de acrecentar el uso de pesticidas para disminuir las prdidas de cosechas (Lal y Stewar, 1995).

7.1. La degradacin de los suelos

La degradacin acelerada de las tierras y en particular del recurso suelo, es considerada una de las mayores amenazas que se ciernen sobre el futuro de la humanidad.

Lal (2000) seala que los suelos con escasas limitaciones y aptos para todo tipo de agricultura son finitos, no renovables a la escala de la vida humana, desigualmente distribuidos en el mundo y propensos a sufrir diferentes procesos de degradacin por malas prcticas de uso y manejo.

La naturaleza finita de las tierras arables implica que la mayor parte de los incrementos en la produccin de alimentos continuar efectundose fundamentalmente sobre la base de intensificar la productividad de los cultivos y animales en las tierras actualmente utilizadas.

Los efectos de las limitaciones de los suelos para intensificar la productividad son magnificados por las malas prcticas de uso y manejo de la tierra. La ocurrencia de extensas reas de suelos degradados en los pases en desarrollo se atribuye principalmente a la utilizacin cada vez mayor de tierras marginales, suelos poco profundos, pendientes elevadas y condiciones climticas adversas. El uso agrcola de estas tierras es a veces inevitable debido a la escasez de tierras de mejor calidad en regiones densamente pobladas.

Por estas razones, es necesario desarrollar y/o adaptar estrategias y opciones tecnolgicas para la utilizacin agrcola apropiada de algunas de estas tierras marginales con criterios vlidos de sostenibilidad, es decir, garantizando la viabilidad econmica, social y ambiental de tales prcticas en estas condiciones geogrficas

7.2. Bases para la Sostenibilidad de la Agricultura

1. Desarrollo Sustentable:

Es el desarrollo que permite satisfacer las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer las suyas.

2. Agricultura sustentable:

A nivel mundial, est emergiendo un consenso en cuanto a la necesidad de nuevas estrategias de desarrollo agrcola para asegurar una produccin estable de alimentos y que sea acorde con la calidad ambiental. Entre otros, los objetivos que se persiguen son: la seguridad alimentaria, erradicar la pobreza y conservar y proteger el ambiente y los recursos naturales (Figura 1). Aunque la agricultura es una actividad basada en recursos renovables y algunos no renovables (petrleo), al implicar la artificializacin de los ecosistemas, esta se asocia al agotamiento de algunos recursos. La reduccin de la fertilidad del suelo, la erosin, la contaminacin de aguas, la prdida de recursos genticos, etc., son manifestaciones claras de las externalidades de la agricultura. Adems de implicar

costos ambientales, estas externalidades, tambin implican costos econmicos. En la medida que la degradacin es ms aguda, los costos de conservacin son mayores. Entonces uno de los desafos importantes es el de analizar estos costos ambientales como parte del anlisis econmico que se realiza rutinariamente en actividades agrcolas. La contabilidad ambiental que incluye por ejemplo los costos de erosin, la contaminacin por plaguicidas, etc., debiera ser un aspecto crucial del anlisis comparativo de diferentes tipos de agroecosistemas.

Existen muchas definiciones de agricultura sustentable. Sin embargo ciertos objetivos son comunes a la mayora de las definiciones:

Produccin estable y eficiente de recursos productivos.

Seguridad y autosuficiencia alimentaria.

Uso de prcticas agroecolgicas o tradicionales de manejo.

Preservacin de la cultura local y de la pequea propiedad. Asistencia de los ms pobres a travs de un proceso de autogestin.

Un alto nivel de participacin de la comunidad en decidir la direccin de su propio desarrollo agrcola.

Conservacin y regeneracin de los recursos naturales.

Es claro que no ser posible lograr simultneamente todos estos objetivos en todos los proyectos de desarrollo rural. Existen intercambios (trade-offs) entre los diferentes objetivos, ya que no es fcil obtener a la vez alta produccin, estabilidad y equidad. Adems, los sistemas agrcolas no existen aislados. Los agroecosistemas locales pueden ser afectados por cambios en los mercados nacionales e internacionales. A su vez, cambios climticos globales pueden afectar a los agroecosistemas locales a travs de sequas e inundaciones. Sin embargo, los problemas productivos de cada agroecosistema son altamente especficos del sitio y requieren de soluciones especficas. El desafo es mantener una flexibilidad suficiente que permita la adaptacin a los cambios ambientales y

socioeconmicos impuestos desde afuera.Los elementos bsicos de un agroecosistema sustentable son la conservacin de los recursos renovables, la adaptacin del cultivo al medio ambiente y el mantenimiento de niveles moderados, pero sustentables de productividad. Para enfatizar la sustentabilidad ecolgica de largo plazo en lugar de la productividad de corto plazo, el sistema de produccin debe:

Reducir el uso de energa y recursos y regular la inversin total de energa para obtener una alta relacin de produccin/inversin.

Reducir las prdidas de nutrientes mediante la contencin efectiva de la lixiviacin, escurrimiento, erosin y mejorar el reciclado de nutrientes, mediante la utilizacin de leguminosas, abonos orgnicos, composta y otros mecanismos efectivos de reciclado.

Estimular la produccin local de cultivos adaptados al conjunto natural y socioeconmico.

Sustentar una produccin neta deseada mediante la preservacin de los recursos naturales, esto es, mediante la minimizacin de la degradacin del suelo

Reducir los costos y aumentar la eficiencia y viabilidad econmica de las fincas de pequeo y mediano tamao, promoviendo as un sistema agrcola diverso y flexible.

Desde el punto de vista de manejo, los componentes bsicos de un agroecosistema sustentable incluyen:

Cubierta vegetal como medida efectiva de conservacin del suelo y el agua, mediante el uso de prcticas de labranza cero, cultivos con mulches, uso de cultivos de cobertura, etc. Suplementacin regular de materia orgnica mediante la incorporacin continua de abono orgnico y composta y promocin de la actividad bitica del suelo.

Mecanismos de reciclado de nutrientes mediante el uso de rotaciones de cultivos, sistemas de mezclas cultivos/ganado, sistemas agroforestales y de intercultivos basados en leguminosas, etc.

Regulacin de plagas asegurada mediante la actividad estimulada de los agentes de control biolgico, alcanzada mediante la manipulacin de la biodiversidad y por la introduccin y conservacin de los enemigos naturales. Es un sistema integrado de prcticas especficas de produccin de plantas y animales, que debern a largo plazo: a) satisfacer las demandas humanas de alimentos y fibras; b) mejorar la calidad ambiental y la base de recursos naturales que sustentan la agricultura; c) hacer el uso mas eficiente de los recursos naturales no renovables, integrando en lo posible, ciclos naturales y controles biolgicos; d) mantener la viabilidad econmica de las operaciones agrcolas y e) mejorar la calidad de vida de los agricultores y de la sociedad en su conjunto.

El significado de la palabra sustentabilidad ha sido debatido durante un largo tiempo. Originalmente, el trmino se comenz a usar para referirse a las tecnologas agrcolas e industriales que reducan o prevenan la degradacin ambiental asociada con la actividad econmica. Hartwick (1987) y Solow (1974) definen la sustentabilidad en trminos econmicos, como la habilidad de mantener constante el consumo o la productividad a travs de la sustitucin entre los recursos naturales y otras formas de capital creados por el hombre en el proceso productivo.

Pearce y Atkinson (1993, 1995) la definen en trminos ambientalistas, afirmando que el capital natural y el capital hecho por el hombre se complementan mutuamente; y que como el capital natural es el factor limitante de la produccin, debe ser preservado.

En 1972, las Naciones Unidas definen la sustentabilidad en un sentido ms amplio, como destinada a satisfacer las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de futuras generaciones para satisfacer sus propias necesidades. (WCED, 1987) Hoy en da, la sustentabilidad se asocia a una consideracin holstica -integradora- de los impactos econmicos, ambientales, y sociolgicos de cualquier tipo de desarrollo (Caffey et al., 2001) (Figura 1).

El Banco Mundial (1994) define la sostenibilidad como un tringulo constituido por tres variables estrechamente interdependientes: ecolgica, econmica y social (Figura No. 1)

Figura No. 1

Las Bases de la Sostenibilidad

Desde el punto de vista ecolgico, un sistema es sustentable si , en primer lugar, mantiene o mejora el potencial productivo a largo plazo, lo cual incluye aspectos como las propiedades fsicas del suelo, la disponibilidad de nutrientes o la materia orgnica, entre otras. Por otro lado debe minimizar los riesgos ambientales, como por ejemplo reducir la erosin del suelo. Adems debe contribuir a mejorar de alguna manera la diversidad biolgica.

Por el contrario, desde el punto de vista econmico, la sostenibilidad es considerada de una manera distinta. En primer lugar los niveles de produccin y de ingresos deben mantenerse por un tiempo relativamente largo; los riesgos debido a factores climticos y biolgicos deben se minimizados, para lo cual contribuye una alta diversidad de productos.

Por ltimo, es importante que la adopcin de sistemas agrcolas deben ser tcnica y socialmente factibles, probados en las condiciones locales especficas. (figura No. 2)

Figura No. 2

Interfases entre viabilidad econmica, estabilidad ecolgica y tecnologas probadas y aceptadas para la seleccin de opciones sostenibles en la planificacin de uso de tierras ( Knzel, 1996)

Ambito de

Las tecnologas

probadas

Ambito de

Las tecnologas

No probadas

De acuerdo con Lal y Rangland (1993), la agricultura sostenible es, en esencia, un sistema compuesto por elementos interdependientes, como se muestra en la figura No. 3. El camino para que la comunidad cientfica pueda desarrollar opciones exitosas de agricultura sostenible estar entonces en la capacidad que aquella tenga para identificar los componentes cruciales de este sistema y encontrar una sntesis adecuada que pueda ser aceptable por la comunidad de agricultores y usuarios.

Figura No. 3

Requerimientos Tcnicos y socioeconmicos de la agricultura sostenible

El concepto sostenibilidad necesita ser operativizado, para lo cual se requiere identificar una serie de propiedades o atributos que permitan caracterizar los sistemas agrcolas sostenible que son:

INDICADORES DE LA SUSTENTABILIDAD

Hay una necesidad urgente de desarrollar un conjunto de indicadores de comportamiento (performance) socioeconmico y agroecolgico para juzgar el xito de un proyecto, su durabilidad, adaptabilidad, estabilidad, equidad, etc.

Estos indicadores de performance deben demostrar una capacidad de evaluacin interdisciplinaria. Un mtodo de anlisis y desarrollo tecnolgico no slo se debe concentrar en la productividad, sino tambin en otros indicadores del comportamiento del agroecosistema, tales como la estabilidad, la sustentabilidad,

la equidad y la relacin entre stos (Figura 2). Estos indicadores se definen a continuacin.

1. Sustentabilidad

Es la medida de la habilidad de un agroecosistema para mantener la produccin a travs del tiempo, en la presencia de repetidas restricciones ecolgicas y presiones socioeconmicas. La productividad de los sistemas agrcolas no puede ser aumentada indefinidamente. Los lmites fisiolgicos del cultivo, la capacidad de carga del hbitat y los costos externos implcitos en los esfuerzos para mejorar la produccin imponen un lmite a la productividad potencial. Este punto constituye el equilibrio de manejo por lo cual el agroecosistema se considera en equilibrio con los factores ambientales y de manejo del hbitat y produce un rendimiento sostenido. Las caractersticas de este manejo balanceado varan con diferentes cultivos, reas geogrficas y entradas de energa y, por lo tanto, son altamente especficos del lugar.

3. Equidad

Supone medir el grado de uniformidad con que son distribuidos los productos del agroecosistema entre los productores y consumidores locales. La equidad es, sin embargo, mucho ms que ingresos adecuados, buena nutricin o tiempo suficiente para el esparcimiento. Muchos de los aspectos de la equidad no son fcilmente definibles ni medibles en trminos cientficos. Para algunos, la equidad se alcanza cuando un agroecosistema satisface demandas razonables de alimento sin imponer a la sociedad aumentos en los costos sociales de la produccin. Para otros, la equidad se logra cuando la distribucin de oportunidades o ingresos dentro de una comunidad mejora realmente.

4. Estabilidad

Es la constancia de la produccin bajo un grupo de condiciones ambientales, econmicas y de manejo. Algunas de las presiones ecolgicas constituyenserias restricciones, en el sentido de que el agricultor se encuentra virtualmente impedido de modificarla. En otros casos, el agricultor puede mejorar la estabilidad biolgica del sistema, seleccionando cultivos ms adaptados o desarrollando mtodos de cultivos que permitan aumentar los rendimientos. La tierra puede ser regada, provista de cobertura, abonada, o los cultivos pueden ser intercalados o rotados para mejorar la elasticidad del sistema. El agricultor puede complementar su propio trabajo utilizando animales o mquinas, o empleando fuerza de trabajo de personas. De esta manera, la naturaleza exacta de la respuesta no depende slo del ambiente, sino tambin de otros factores de la sociedad. Por esta razn, el concepto de estabilidad debe ser expandido para abarcar consideraciones de tipo socioeconmico y de manejo.

5. Productividad

Es la medida de la cantidad de produccin por unidad de superficie, labor o

insumo utilizado. Un aspecto importante, muchas veces ignorado al definir la produccin de la pequea agricultura, es que la mayora de los agricultores otorgan mayor valor a reducir los riesgos que a elevar la produccin al mximo. Por lo general, los pequeos agricultores estn ms interesados en optimizar la produccin de los recursos o factores del predio que les son escasos o insuficientes, que en incrementar la productividad total de la tierra o del trabajo. Por otro lado, los agricultores parecen elegir tecnologas de produccin sobre la base de decisiones que toman en cuenta la totalidad del sistema agrcola y no un cultivo en particular. El rendimiento por rea puede ser un indicador de la produccin y su constancia de la produccin, pero la productividad tambin puede ser medida por unidad de labor o trabajo, por unidad de inversin de dinero, en relacin con necesidades o en una forma de coeficientes energticos. Cuando los patrones de produccin son analizados mediante estos coeficientes, queda de manifiesto que los sistemas tradicionales son extremadamente ms eficientes que los agroecosistemas modernos en cuanto al uso de energa. Un sistema agrcola

comercial suele mostrar razones de egreso/ingreso calrico de 1-3, mientras que

los sistemas agrcolas tradicionales exhiben razones de 3-15 (Tabla 4).

Los predios constituyen sistemas de consumo y produccin de energa y debieran considerarse como sistemas con flujos energticos; sin embargo, tambin producen alimentos, ingresos, empleos y son un modo de vida para muchas sociedades agrarias, ndices que tambin contribuyen a la produccin total.

Hay que tener cuidado con que el bienestar fsico y social resultante de proyectos agrcolas pueda ser medido cuantitativamente, en trminos de incremento en la alimentacin, ingresos reales, calidad de los recursos naturales, mejor salud, sanidad, abastecimiento de agua, servicios de educacin, etc. Que un sistema sea sustentable o no, debera ser establecido por la poblacin local, con relacin a cmo ellos perciben la satisfaccin de los principales objetivos atribuidos al desarrollo sustentable. Una medida fundamental de la sustentabilidad debera ser la reduccin de la pobreza y de sus consecuencias sobre la degradacin del medio ambiente. Los ndices de la sustentabilidad deberan provenir de un anlisis de la manera en que los modelos de crecimiento econmico concuerdan con la conservacin de los recursos naturales, tanto a nivel global como local. Es evidente que los requisitos de una agricultura sustentable engloban aspectos tcnicos, institucionales y de polticas agrarias (Figura 3).

Es tanto o ms importante entender cundo un agroecosistema deja de ser sustentable que cundo ste se vuelve sustentable. Un agroecosistema puede dejar de ser considerado como sustentable cuando ya no puede asegurar los

servicios ecolgicos, los objetivos econmicos y los beneficios sociales, como resultado de un cambio o una combinacin de cambios en los siguientes niveles:

Disminucin en la capacidad productiva (debido a la erosin, a contaminacin con agroqumicos, etc.).

Reduccin de la capacidad homeosttica de adecuarse a los cambios, debido a la destruccin de los mecanismos internos de control de plagas o de las capacidades de reciclaje de nutrientes.

Reduccin en la capacidad evolutiva, debido por ejemplo a la erosin gentica o a la homogeneizacin gentica a travs de los monocultivos.

Reduccin en la disponibilidad o en el valor de los recursos necesarios para satisfacer las necesidades bsicas (por ejemplo, acceso a la tierra, al agua y otros recursos).

Reduccin en la capacidad de manejo adecuado de los recursos disponibles, debido a una tecnologa inapropiada o a una incapacidad fsica (enfermedad, malnutricin).

Reduccin de la autonoma en el uso de recursos y toma de decisiones, debido a la creciente disminucin de opciones para los productores agrcolas y consumidores.

En la medida que se definan los umbrales de empobrecimiento social y ecolgico de un sistema, se podr determinar un modelo de desarrollo que minimice la degradacin de la base ecolgica que mantiene la calidad de vida humana y la funcin de los ecosistemas como proveedores de servicios y de alimentos.

Para lograr esto, los procesos de transformacin biolgica, desarrollo tecnolgico y cambio institucional tienen que realizarse en armona, de manera que el desarrollo sustentable no empobrezca a un grupo mientras enriquece a otro, y no destruya la base ecolgica que sostiene la productividad y la biodiversidad.

6. Resiliencia

Es la capacidad del sistema de retomar el estado de equilibrio o mantener el potencial productivo despus de sufrir perturbaciones graves.

7. Adaptabilidad o flexibilidad

Es la capacidad del sistema de encontrar nuevos niveles de equilibrio, es decir, de continuar siendo productivo, o continuar brindando beneficios ante cambios de largo plazo en el ambiente. Se incluye aqu la capacidad de bsqueda activa de nuevos niveles o estrategias de produccin.

Fuente: Delgado, F. Agricultura Sostenible y Mejoramiento de Suelos de Ladera

7.2. Estrategias y opciones tecnolgicas para la conservacin de suelos

La erosin de los suelos ha sido y sigue siendo la principal causa fsica responsable de las prdidas de productividad de los suelos, en extensin y magnitud en los sistemas agrcolas.

Lundgren y Young (1992) resumen los conceptos fundamentales de las nuevas ideas y tendencias modernas en la conservacin de suelos en los siguientes siete aspectos:

1. La conservacin de los suelos ser totalmente exitosa si est basada en la participacin y cooperacin voluntaria del agricultor. Este es el punto focal de la nueva aproximacin, de la cual dependen todas las dems consideraciones.

2. La cooperacin del agricultor solamente se lograr si la conservacin se asocia a beneficios tangibles inmediatos.

3. Los principales efectos adversos de la erosin son la prdida de materia orgnica y nutrientes, con la consecuente merma de la productividad.

4. La conservacin de suelos significa la conservacin de la fertilidad y productividad del suelo. La prevencin de la erosin es necesaria, pero no es suficiente para lograr esto. Es igualmente importante la conservacin de las propiedades fsicas y el mantenimiento de los nutrientes.

5. El uso de coberturas vegetales en la conservacin de suelos es tan efectivo como el uso de barreras.

6. La conservacin del agua es tan importante como la conservacin del suelo y lo es mucho mas ante los ojos del agricultor.

7. Debe encontrarse alguna formula para hacer ambientalmente aceptable el uso de tierras agrcolas de laderas.

Las prcticas de conservacin de suelos deben contribuir a:

Mejorar las condiciones fsicas, qumicas y biolgicas estrechamente vinculadas a la productividad del recurso: la profundidad efectiva del suelo, la aireacin, la capacidad de almacenamiento de agua y la capacidad de almacenar y aportar nutrientes a las plantas.

Mejorar la estructura del suelo para mitigar los impactos de los agentes erosivos: aumentar la agregacin y la porosidad del suelo, eliminar factores limitantes (capas compactadas, sellos y costras superficiales), mejorar la capacidad de infiltracin y almacenamiento de agua.

Mejorar la cobertura superficial del suelo, para protegerlo de los impactos directos de la energa de la lluvia.

Cuadro No. 1

Prcticas dirigidas a mejorar la productividad y la resistencia del suelo a la erosin, as como a reducir los impactos de la erosividad de las lluvias.

Grupo I

Mejoramiento de suelos

Labranza reducida

Labranza vertical

Labranza sobre cubierta (mulch)

Labranza cero (siembra directa)

Labranza sobre camellones

Escarificacin superficial del suelo

Subsolado

Inversin de capas de suelo

Aplicacin de fertilizantes

Incorporacin de restos de cosechas

Incorporacin de abonos orgnicos

Abonos verdes

Enmiendas para suelos cidos

Enmiendas para suelos sdicos

Acondicionadores sintticosGrupo II

Manejo de coberturas vegetales

Cultivos de cobertura

Mulch de residuos

Siembras de alta densidad

Cultivos mltiples

Rotacin de cultivos

Cultivos asociados o intercalados

Cultivos tolerantes

Plantacin de arboles frutales

Cultivos bajo sombra

Pastizales

Agroforestera

Reforestacin

Revegetacin natural

Fuente: Delgado, 2000.

Hudson (1993) seala que cualquier opcin tecnolgica seleccionada para que sea exitosa debe reunir al menos las siguientes condiciones:

1. Ser apropiada, comprobada en el terreno y de resultados relativamente rpidos.

2. Ofrecer beneficios al corto plazo e in situ, as como fuertes incrementos de produccin y altas tasas de rendimiento econmico.

3. Exigir insumos que puedan costearse.

4. No debe conducir a situaciones que requieran descuento, especialmente de carcter productivo o alimentario.

5. No debe entraar ningn aumento de riesgos.

6. Debe estar en consonancia con los factores sociales y culturales existentes.

8. Rendimiento del Tractor

Los tractores usan motores de combustin interna para accionar las mquinas agrcolas. Hay prdidas de potencia en su aplicacin a las ruedas motrices, al eje de toma de fuerza y al sistema hidrulico. La Figura No. 4 ilustra el mximo rendimiento mecnico que se puede esperar de un tractor con traccin en el eje trasero sobre una superficie plana de concreto.

1. PotenciaLa potencia se define como la razn para producir un trabajo; es decir, la relacin existente entre el trabajo y el tiempo. La unidad ms utilizada para expresarla es kW, aunque es comn or hablar de HP y CV.2. Potencia mecnica

Una frmula sencilla que permite conocer la potencia aplicada en la barra de tiro para una determinada traccin y velocidad es la siguiente:

donde:

P = Potencia en la barra de tiro, en kW

F = Fuerza, en kN

V = Velocidad, en km/h

3,6 = Valor de conversin

Para el clculo de la potencia en labores de aradura convencional (discos o vertederas), es recomendable utilizar la frmula siguiente:

donde:

A = Anchura de trabajo, en cm

pr = Profundidad de operacin, en cm

Ru = Resistencia unitaria del suelo, en N/cm

V = Velocidad, en km/h

3.600 = Valor de conversin

Los valores de resistencia unitaria, de acuerdo a diversos autores varan desde 5 hasta 10 N/cm (50 a 100 kPa), dependiendo de la textura del suelo y las condiciones de humedad para lograr la penetracin de los elementos cortantes del implemento, incrementndose en la medida que la textura se haga ms pesada. Es posible adems, hacer uso de otros parmetros, tales como cantidad de potencia por elemento, para estimar la potencia requerida por el implemento.

Cuando se combina un tractor y un implemento, deben considerarse diversos factores; a saber:

a.- No se debe sobrecargar al tractor con grandes exigencias.

b.- El implemento debe ser halado a una velocidad apropiada de operacin.

c.- Las condiciones del suelo y sus efectos sobre los requerimientos de potencia deben ser conocidos.

En cada tractor hay potencia disponible para poder moverlo, halar el implemento y transmitirle potencia a ste para producir trabajo til. Sin embargo, las condiciones del suelo harn que la potencia consumida por cada uno de esos aspectos sea variable, lo cual en condiciones adversas reducir la potencia disponible en el punto de aplicacin de la potencia. En un tractor, la utilizacin de la potencia generada en el motor es posible desarrollarla principalmente a travs de tres rganos de trabajo: toma de fuerza, sistema hidrulico y barra de tiro, siendo este ltimo el ms utilizado y el menos eficiente. La Fig. No. 4 ilustra el desarrollo de potencia mecnica que se espera de varios tipos de tractores y bajo distintas condiciones de suelo (ASAE D497).

Fig. No. 4 Relaciones tpicas de potencia en tractores sometidos a distintas cargas

Cuando se consideran condiciones reales de trabajo, FMO (1975) sugiere la utilizacin de la informacin suministrada en el Cuadro No. 2 que se presenta a continuacin.

Cuadro No. 2

Efecto de las condiciones del suelo sobre la potenciaCondicin del

sueloPotencia utilizada

en la BDT como % de

la Potencia mxima

en la TDFRelacin de la

potencia mxima en

la TDF con la

utilizable en la BDT

Firme671,5

Labrado561,8

Suelto o arenoso482,1

Fuente: FMO ,1975

Parmetros de estado del suelo, donde se considera la humedad y la densidad del mismo permiten obtener valiosa informacin que puede aplicarse a la potencia realmente aprovechada. El suelo presenta diferentes niveles de compactacin, que van desde ligeramente hasta severamente compactado.

Sobre un suelo agrcola se desarrollan de manera simultnea diferentes fenmenos cuando una rueda es accionada por un par de fuerzas. Ellos son:

a.- Hundimiento debido al corte de la pared lateral del surco hecho por la rueda y compactacin del suelo bajo la rueda.

b.- Compresin y deformacin del rea delantera de la huella de la rueda dando lugar a una resistencia al desplazamiento.

c.- Traccin en el contacto rueda suelo

En la Figura No. 3 se observa la distribucin de las diferentes fuerzas aplicadas en las ruedas de un tractor, ya sea remolcada o motriz.

donde:

P = W = Reaccin normal del suelo, en kN

S = T = Fuerza de traccin, en kN

U = Fuerza perifrica, en kN

M = Momento del eje de la rueda de traccin, en kN.m

r = Radio de la rueda, en m

Rd = Resistencia a la rodadura en la rueda remolcada, en kN

Rt = Resistencia a la rodadura en la rueda de traccin, en kN

= Coeficiente de rodadura, adimensional

En relacin con la traccin se definen los siguientes coeficientes:

3.1. Coeficiente de resistencia a la rodadura

La resistencia a la rodadura determina la potencia que requiere el tractor para desplazarse sin carga a una determinada velocidad. Depende de la clase y condicin del suelo, carga sobre los ejes (directamente proporcional), presin de los neumticos (directamente proporcional en terrenos arados y lo contrario en

terrenos firmes) y medida de los cauchos (inversamente proporcional). La siguiente ecuacin expresa con claridad el coeficiente que relaciona a la resistencia a la rodadura con la reaccin normal del suelo.

Se presentan a continuacin algunos valores generales de coeficientes de resistencia a la rodadura para diferentes condiciones de suelo:

Suelo ____

Hormign 0,025

Tierra no arada 0,07-0,04

Tierra arada 0,09-0,05

Arena suelta 0,100

Barro 0,170

3.2. Coeficiente de adherencia

Indica la relacin existente entre la fuerza perifrica y la reaccin vertical del suelo.

3.3. Coeficiente de traccin

Se entiende como la relacin existente entre la fuerza de traccin y la reaccin normal del suelo. Este coeficiente permite conocer la cantidad de fuerza, expresada en traccin, que es capaz de obtenerse del valor equivalente a la reaccin normal del suelo. Es similar a la diferencia entre el coeficiente de adherencia y el de rodadura.

Ejemplo:.

Un tractor con masa de 3 t (29,43 kN) tira de un remolque cargado con un peso de 5 t (49,05 kN) subiendo por una pendiente de 10 % a una velocidad de 10 km/h. Determine la potencia a la barra para un coeficiente de rodadura de 0,05 para todas las ruedas del remolque.

1.- Angulo = arc tan 0,1 = 0,1 rad = 5,73

2.- Componentes del peso:

a.- Perpendicular a la pendiente:

- Remolque = 49,05 cos 5,73 = 48,8 kN

- Tractor = 29,43 cos 5,73 = 29,3 kN

b.- Paralelo a la pendiente:

- Remolque = 49,05 sen 5,73 = 4,9 kN

- Tractor = 29,43 sen 5,73 = 2,9 kN

3.- Resistencia a la rodadura:

- Remolque = 0,05 x 48,8 = 2,44 kN

4.- Tiro a la barra

F = 4,9 + 2,44 = 7,34 kN

5.- Potencia a la barra de tiro

4. Deslizamiento y eficiencia tractivaEl deslizamiento de las ruedas motrices sobre el suelo genera una prdida de potencia que puede alcanzar hasta un 30% (Dencker, 1966) y se expresa como:

= (Vt-Vr)/Vtdonde:

= Deslizamiento, en %

Vt = Velocidad terica, en m/s

Vr = Velocidad real, en m/s

Los valores mximos permisibles para el deslizamiento son: 15 al 18% en terreno duro y 25 al 30% en terreno blando. Para efectos prcticos es posible determinar el coeficiente de deslizamiento considerando solo la distancia realmente recorrida bajo condiciones de carga; es decir, observando los giros de la rueda tractiva.

El patinaje de las ruedas motrices sobre la superficie del suelo es una prdida de potencia. Esta reduccin del recorrido o patinaje (S) se calcula:

S =

La relacin existente entre la potencia aplicada a la barra de tiro y la requerida en el eje toma de fuerzas, que es algo inferior a la del motor (10 % segn Hunt, 1983), da origen al concepto de eficiencia tractiva (Et). Las causas que motivan una menor potencia aplicada a la barra de tiro son, prdidas por friccin en la transmisin, resistencia al rodamiento y deslizamiento de las ruedas. Los valores de eficiencia tractiva son similares a los presentados en el Cuadro 3.2 y la ecuacin siguiente permite representar este concepto:

donde:

Et = Eficiencia tractiva, en %

Pbdt = Potencia en la barra de tiro, en kW

Ptdf = Potencia al eje toma de fuerzas, en kW

Esta eficiencia tractiva viene referida a partir del concepto de traccin til transferida al cuerpo del tractor, la cual es obtenida mediante la diferencia entre la reaccin del suelo en la direccin del movimiento y la resistencia al rodamiento.

Modernamente, tal como se plantea en la norma ASAE D497, es preferible expresar esta ecuacin haciendo uso de la carga dinmica sobre el eje de traccin y la resistencia a la rodadura para conformar una frmula, quiz algo ms compleja, pero de mayor precisin para calcular la eficiencia tractiva en tractores de simple traccin, donde solo se considera un factor por ndice cnico y el deslizamiento, tal como se observa a continuacin:

donde:

Et = Eficiencia tractiva, en %

s = Deslizamiento, en decimales

Cn = Factor por ndice cnico, adimensional

Se obtiene mxima eficiencia tractiva con los siguientes rangos ptimos de deslizamiento:

Tipo de superficie __ s___

Concreto 0,04-0,08

Suelo firme 0,08-0,10

Suelo arado 0,11-0,13

Suelos suaves y arenas 0,14-0,16

El factor Cn vara de 15 a 50 desde suelos sueltos arenosos hasta suelos muy compactados. Es obtenido este factor mediante la ecuacin propuesta por Wismer y Luth (1972):

donde:

a = Anchura total del neumtico, en m

d = Dimetro total del neumtico, en m

W = Carga dinmica sobre la rueda, en kN

CI = Indice cnico a 15 cm de profundidad, en kPa

El ndice cnico es obtenido mediante la utilizacin de un penetrmetro, el cual seala la resistencia que ofrece el suelo a ser penetrado. Valores de CI y Cn para tractores de ruedas de traccin simple considerando la relacin a.d/W = 0,25 son los siguientes:

Suelo CI Cn

Duro 200 50

Firme 120 30

Labrado 80 20

Suave, arenoso 60 15

Estos valores son aplicables a suelos que no son altamente compactables y con cauchos operados a presiones que les producen deflexiones de aproximadamente 20%.

Los requerimientos funcionales dependen de las condiciones del suelo y del cultivo, los cuales son bastante variables. A continuacin se presenta con fines ilustrativos, la traccin relativa a la barra de tiro para arados de vertedera en diferentes tipos de suelos:

- Arenoso = 1,0 - Arcilla pesada = 3,3

- Arenoso orgnico = 1,6 - Arcilla pesada salina = 3,6

- Limoso orgnico = 2,0 - Arcilloso hmedo = 5,5

- Arcilloso orgnico = 2,3 - Adobe seco = 7,8

- Arcilloso = 2,8

5. Elementos relacionados con la potencia de los implementos

5.1. Potencia en la barra de tiro

Es aquella que transferida a travs de las ruedas motrices u orugas mueve al tractor y al implemento sobre el suelo o el cultivo. Traccin o tiro es la fuerza total, paralela a la direccin de avance, requerida para impulsa el implemento. Esta es la suma de la resistencia del suelo y de su cobertura vegetal y la resistencia a la rodadura del implemento.

T = Rsc + RR

T = tiro o traccin del implemento

Rsc = resistencia del suelo y su cobertura

RR = resistencia total a la rodadura

La resistencia del suelo y su cobertura vegetal es la fuerza paralela a la direccin de avance, que resulta del contacto de los componentes operativos del implemento con dicho suelo y su cobertura.

Rsc = (n) (ri)

Rsc = resistencia al implemento por el suelo y su cobertura vegetal

n = factor numrico requerido para el balance de la ecuacin, el cual depende de las unidades del trmino (ri) : nmero de brazos de un arado cincel, numero de hilos, etc.

ri = resistencia unitaria especfica para el implemento ocasionada por el suelo y su cobertura. Este valor es el llamado tiro funcional del implemento y es una fuerza paralela a la direccin de avance del mismo, no incluye la resistencia a la rodadura.

La potencia en la barra de tiro (PBT) para los implementos operados por tractores y aquella requerida por los autopropulsados se calcula:

Pbt =

Pbt = potencia en la barra de tiro (kW)

t = traccin o tiro de implemento (kW)

Vo = velocidad de trabajo (km/h)

5.2. Comportamiento predictivo del tractor

La ASAE D497 (1990) establece, mediante las normas S296 y S313, diversas frmulas empricas dirigidas a predecir el comportamiento del tractor bajo condiciones de operacin. El comportamiento en la barra de tiro en tractores depende primordialmente de la potencia del motor, distribucin del peso sobre las ruedas de mando, tipo de enganche y superficie del suelo. La eficiencia tractiva mxima es optimizada comprometiendo el deslizamiento de la rueda de mando y la resistencia al rodamiento. La eficiencia tractiva puede ser aproximada por la relacin entre la potencia al TDF y a la BDT. El tamao del caucho de mando es lo suficientemente grande para soportar la carga dinmica esperada.

Las ecuaciones de comportamiento de rueda sencilla para cauchos neumticos son tiles para especificaciones de diseo, prediccin del comportamiento del vehculo y simulacin computarizada de la productividad del vehculo. Las siguientes relaciones se aplican a los cauchos en la mayora de mquinas agrcolas, de movimiento de tierras y forestales. Las ecuaciones siguientes estn limitadas a cauchos con una relacin a/d con rango entre 0,1 y 0,7, con deflexin radial en un rango del 10% al 30% de la altura de la seccin superior del caucho y valores de P/ad variando entre 15 y 55 kN/m2.

La resistencia al rodamiento, RR, (como se define en ASAE S296) es igual a la diferencia entre la traccin bruta, GT y la traccin neta, NT:

RR=GT-NT

donde:

Bn es una relacin adimensional

P es la carga dinmica sobre la rueda en unidades de fuerza normal a la superficie del suelo, kN

CI es el ndice cnico para el suelo (ver ASAE S313), kPa

a es el ancho de la seccin del caucho sin carga, m

d es el dimetro total del caucho, m

h es la altura de la seccin del caucho, m

es la deflexin del caucho, m

s es el deslizamiento (ver ASAE S296), decimal

Valores de CI y Bn para cauchos agrcolas de mando (P/ad(30 kN/m2) en superficies tpicas de suelo no altamente compactables son los siguientes:

SueloCI (kPa)Bn

Duro180080

Firme120055

Labrado90040

Suave, arenoso45020

La relacin de resistencia al rodamiento,(, es una relacin de la resistencia al rodamiento a la carga dinmica de la rueda.

La traccin neta, NT (como se define en ASAE S296):

dondee es la base de los logaritmos naturales.

La traccin bruta, GT (como se define en ASAE S296):

Y la eficiencia tractiva, ET:

5.3. Potencia aplicada al eje toma de fuerzas

La potencia aplicada al eje del toma de fuerzas es del tipo rotativa y mediante la frmula que se presenta a continuacin es posible determinar su valor:

donde:

Ptdf = Potencia en el eje toma de fuerzas, en kW

F = Fuerza tangencial, en kN

r = Radio de la fuerza de rotacin, en m

N = Velocidad de rotacin del eje, en rpm

60 = Constante de conversin

Ptdf = (ar) K

K = requerimiento unitario de potencia segn anchura del implemento (kW/m)

Ar = ancho de trabajo real del implemento (m)

Es importante recordar que la potencia registrada en las pruebas estticas de tractores hace referencia a la potencia generada en el eje del eje toma de fuerzas. La potencia rotativa requerida al eje del eje toma de fuerzas por un apero, puede calcularse haciendo uso de valores estimados en tablas elaboradas al efecto:

Ptdf = A.R

donde:

A = anchura de trabajo del apero, en m

Rp= Requerimiento de potencia del apero, en kW/m Otros autores, como Frank (1977) y Dencker (1966), incorporan una cantidad muy detallada de variables que afectan la potencia realmente disponible, pero debido a la finalidad de este trabajo, donde los clculos sern utilizados fundamentalmente con fines de planificacin, se considera suficiente la informacin suministrada.

En el Cuadro No. 3, tomado de Hunt (1983), se presentan los requerimientos de potencia de diversas mquinas agrcolas en trabajos de campo, expresadas en traccin y en energa. Valores que son utilizados para determinar el tamao de la unidad de potencia requerida. La ASAE (1990) public la norma D497 que hace referencia a las necesidades de traccin, la cual se presenta en el Cuadro 4. De igual manera y con fines de aplicacin prctica se incorpora en apndice un nomograma que permite determinar la potencia requerida en la barra de tiro del tractor para halar un implemento de labranza, til tambin para determinar cualquier otro parmetro, donde todos los dems valores son asumidos o conocidos. Ellos son: traccin unitaria, ancho del implemento, tiro o traccin total, velocidad y potencia a la barra de tiro.

Cuadro No. 3

Requerimientos de potencia de maquinaria a 4,8 km/h

Mquina Fuerza por ancho

unitario

kN/m Energa o

Trabajo

kW.h/ha

Implementos de labranza

- Arado, de vertedera o discos

(18 cm de profundidad)

* Suelos livianos3,2 - 6,3 8,7 - 17,5

* Suelos medios5,3 - 9,514,6 - 25,8

* Suelos pesados8,5 - 16,622,1 - 46,1

- Subsolador

(40 cm de profundidad y

2 m entre elementos)

* Suelos livianos16,0 - 26,3 / elemento 7,2 - 12,0

* Suelos medios23,3 - 36,5 / elemento10,1 - 15,7

- Niveladora agrcola4,4 - 11,712,2 - 31,3

- Arado cincel

(18 a 23 cm de profundidad)2,9 - 13,1 8,1 - 36,9

- Rastra de discos

* Liviana1,5 - 2,6 4,0 - 7,4

* Pesada80 - 150 % de su peso 7,4 - 12,9

- Rastra de dientes rgidos0,3 - 0,9 0,7 - 2,4

- Rastra de dientes flexibles1,0 - 4,4 2,1 - 12,2

- Rodillo0,3 - 0,9 0,7 - 2,4

Sembradoras

- Sembradoras de precisin

(1 m entre tolvas)0,45 - 0,8 / hilera 1,1 - 2,4

* Con tolvas de fertilizacin1,10 - 1,8 / hilera 3,1 - 5,2

- Sembradora a chorro corrido0,4 - 1,5 1,1 - 3,9

Aplicadores de qumicos

- Aplicador de amonaco5,1 - 7,3 4,4 - 6,5

- Asperjadora de campo0,3 - 1,2 0,9 - 3,1

- Distribuidor al voleo0,7 - 2 kW 0,2 - 2,4

Control mecnico

- Cultivadora de hileras

* Superficial0,6 - 1,2 1,6 - 3,3

* Profunda (8 cm)0,9 - 1,8 2,4 - 4,8

Fuente: Hunt, D. (1983)

Cuadro No. 4 Necesidades de traccinSUBSOLADORES:

F (N/cuerpo y unidad de profundidad), p (cm)

- Franco-arenosoF = 120 p a 190 p

- Franco-arcillosoF = 175 p a 280 p

ARADOS DE VERTEDERA:

F (N/cm2), v (km/h)- Franco - Franco-arenosoF = 3,0 + 0,020 v2

F = 2,8 + 0,013 v2

ARADOS DE DISCO:

F (N/cm), v (km/h), dimetro = 26 pulgadas

- Franco-ArcillosoF = 5,2 + 0,039 v

- FrancoF = 2,4 + 0,045 v

RASTRAS DE DISCOS:

F (N), M (kg)

- ArcillosoF = 14,7 M

- Franco-limosoF = 11,7 M

- Franco-arenosoF = 7,8 M

ARADOS DE CINCEL Y CULTIVADORES:

F (N/brazo), v (km/h), p = 8,26 cm

- FrancoF = 520 + 49,2 v

- Franco-arcillosoF = 480 + 48,1 v

- ArcillosoF = 527 + 36,1 v

FRESADORAS

F (N/cm), p=10 cm, long. ataque = b (cm), ( del rotor = 45 cm

- Franco-limosoF = 43,9 b-0,46

- Empuje ejercidoE = 0,14 b

IMPLEMENTOS DE TRABAJO SUPERFICIAL:

F (N/m de ancho)

- Rastra de dientes rgidosF = 440 a 730

- Rastra de dientes flexiblesF = 1.460 a 2.190

- Cultivador extirpadorF = 880 a 1.830

- Rodillo compactadorF = 440 a 880

- Alisadora agrcola

F = 4.400 a 11.600

SIEMBRA:

Sembradoras en hileras, F (N/hilera)

- Semillas solamenteF = 450 a 800

- Semillas, fertilizante, herbicidaF = 1.100 a 2.000

Sembradoras de chorro corrido, F (N/surco)

- NormalF = 130 a 450

- Surco profundoF = 335 a 670

Fuente: ASAE D497 (1990)

5.4. Potencia hidrulicaLa potencia hidrulica es otra forma de expresar este concepto haciendo uso del sistema hidrulico del tractor. Para su determinacin se utiliza la siguiente frmula:

donde:

Ph = Potencia hidrulica, en kW

p = Presin manomtrica, en kPa

Q = Caudal o gasto, en l/s

1.000 = Constante de conversin

Esta frmula es aplicable a flujos gaseosos y lquidos, no siendo necesario conocer la densidad del fluido.

5.5. Potencia elctricaLa potencia tambin puede ser expresada como produccin de electricidad y para ello se aplica la siguiente frmula:

Pe = (I x V)/1000

donde:

Pe = Potencia elctrica, en kW

I = Velocidad de los electrones o intensidad, en A

V = Presin elctrica o diferencia de potencial, en V

5.6. Potencia total

Los requerimientos totales de potencia para accionar aperos (de tiro o autopropulsados) corresponden a la suma de los componentes de potencia convertidos a potencia equivalente en el eje toma de fuerzas del tractor. Estos requerimientos pueden calcularse mediante:

donde:

Pt = Requerimiento total de potencia, en kW

Et = Eficiencia tractiva, en decimales

Pbdt= Potencia requerida a la barra, en kW

Ph = Potencia hidrulica requerida, en kW

Ptdf= Potencia requerida al eje toma de fuerzas, en kW

Pe = Potencia elctrica requerida, en kW

Em = Eficiencia mecnica, 0,96 regularmente

La potencia total del motor debe ser mayor que los requerimientos totales del apero, ya que se requiere potencia adicional para acelerar y vencer cambios en la topografa, suelo y condiciones de cultivo. Se necesita tambin potencia adicional para operar los equipos que acciona el operador, tales como sistemas de control hidrulico, aire acondicionado, etc.

Ecolgica

Integridad de los ecosistemas

Recursos naturales

Biodiversidad

Capacidad de carga

Econmica

Crecimiento sostenible

Eficiencia de Capital

Social

Equidad

Movilidad social Participacin

1

2

3

4

5

6

Sostenibilidad agrcola

Tecnologas mejoradas

Facilidades urbanas

Agroindustrias

Crditos

Soportes institucionales

Infraestructura y mercadeo

Potencia bruta al volante

0,92

0,83

0,99

Entrada a la transmisin

0,90-0,92

TDF

Tipo de tractor Condicin de traccin

Concreto Firme Labrado Suave

2TS 0,87 0,72 0,67 0,55

MFTS 0,87 0,77 0,73 0,65

4DT 0,88 0,78 0,75 0,70

Oruga 0,88 0,82 0,80 0,78

Barra de tiro

Potencia neta al volante

0,90

.92-.93

Fig.No. 3 - Diagrama de ruedas remolcadas y motrices

Fuente: Lpez, L. (1988)

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

0,78

0,88

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