Dosificadores monograno: fallas en la entrega de semillas Optimización de la metodología para evaluarlas

Publicado el: 7/3/2019
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Resumen

En este artículo se propone una variante en la manera de evaluar las fallas de los dosificadores monograno de semillas. Cuando los orificios de la placa dosificadora se cargan, algunos con más de una semilla y otros con ninguna, considerar la cantidad promedio de semillas entregadas por el dosificador para evaluar su comportamiento, lleva a conclusiones equivocadas. En estos casos, la población puede ser la deseada  pero con mayor dispersión en la distribución de las semillas sobre la línea. El concepto de “falla” aquí propuesto, en lugar de utilizar el promedio, suma los episodios de orificios que capten más de una semilla con aquéllos que no capten ninguna, transformando el valor obtenido en un porcentaje de “fallas” sobre la totalidad de orificios observados. Se obtiene así una evaluación más rigurosa y exacta de la prestación del dosificador bajo análisis. 

Dosificadores de semillas, población y distribución de las mismas.
La densidad poblacional y la distribución espacial de las semillas son afectadas por el funcionamiento del dosificador de las máquinas sembradoras en función de su diseño y operación correcta. Para las siembras del tipo monograno, el “índice de carga de los orificios” (IC), también llamado “plantabilidad”, se refiere a la cantidad de semillas entregada por la placa dosificadora con relación a la cantidad de orificios que posea y al número de giros de la misma. Este concepto resulta válido para evaluar la población de semillas lograda, pero a los efectos de la uniforme distribución de las mismas sobre la línea, resulta un dato imperfecto. Así, la entrega por un mismo orificio de dos (o más) semillas simultáneas y por otro de ninguna, dará lugar a una cantidad promedio de semillas acorde a la población programada, pero se originará una dispersión importante en el espaciamiento entre semillas.

Los dosificadores de tipo mecánico monovalente, que utilizan una placa perforada donde la semilla debe alojarse de a una por vez, requieren de semillas uniformes en tamaño y forma (comercialmente llamadas “calibradas”) y de una elección adecuada del espesor de la placa y el tamaño de sus orificios. Cuando la correspondencia entre semilla-placa es incorrecta, se producirán inconvenientes en la carga de la placa ya sea por exceso (más de una semilla por orificio) o por déficit (orificio vacío).

En los dosificadores de tipo neumático polivalente, la placa presenta orificios más pequeños que el tamaño de la semilla y la misma es captada y trasladada sin pasar a través del orificio. De esta condición de funcionamiento, deriva la principal ventaja de estos dosificadores que significa la capacidad de manejar semillas desuniformes y aún sin calibrar. No obstante, en determinadas condiciones igualmente pueden ocurrir, aunque con menor frecuencia, hechos de captación de semillas en exceso o déficit.

Aspectos funcionales de los dosificadores y las fallas que se originan.

1- Velocidad de rotación de la placa. Define el “tiempo de alimentación” de un dosificador que es, entre otros, un parámetro del cual depende que cada orificio capte una semilla. Dicho tiempo es función de:
a-    El trayecto que recorre cada orificio por la zona donde la semilla se encuentra disponible para ser captada, espacio propio de cada diseño del dosificador; y
b-    La velocidad de rotación de la placa, la cual depende de la velocidad de avance del equipo y de la relación de transmisión seleccionada para obtener la población de siembra deseada.

El tiempo de alimentación disminuye para una mayor densidad de siembra y dado que la misma es una condición agronómica impuesta por el propio cultivo, la velocidad de avance será la única variable de ajuste para asegurar la carga completa de los orificios. Otros aspectos relacionados con esta cuestión y específicos según se trate de dosificadores mecánicos o neumáticos se tratan en el punto siguiente.

2- Características de la semilla utilizada y tipo de dosificador. Además del tiempo de alimentación, para asegurar una carga eficaz de los orificios de la placa y el transporte de la semilla hasta el punto de descarga, también interesan otros aspectos que son diferentes según se trate de dosificadores mecánicos o neumáticos.

a-    Dosificadores mecánicos. Calibración de la semilla y grado de libertad de la misma con el orificio.
El resultado de una buena selección de la placa será aquél que asegure el paso de una semilla por orificio ya que una calibración deficiente de la semilla puede impedir lograr este objetivo. Se tratará de elegir un tamaño de orificio donde la semilla más grande pase por el mismo sin interferencias, pero que a su vez no permita la introducción de dos de las más pequeñas. El “grado de libertad” semilla/placa refiere a la relación entre el tamaño del orificio y el de la semilla. Cuando el orificio es muy pequeño y la semilla entra muy ajustada, pueden originarse fallas por faltantes. El efecto es más notorio cuando el tiempo de alimentación es mínimo (alta densidad de siembra y/o alta velocidad de avance). Cuando las semillas son más uniformes, es posible aumentar el grado de libertad y la placa se cargará en forma completa, aún con tiempos de alimentación reducidos. Si el grado de libertad es exagerado y existen semillas más pequeñas con relación a otras, pueden ocurrir duplicaciones, efecto que se incrementará cuando el tiempo de alimentación sea mayor (menor densidad de siembra y/o baja velocidad de avance).

b-    Dosificadores neumáticos. Características de la semilla.
El rozamiento entre las semillas (parámetro de mayor relevancia en los dosificadores que utilizan placas planas, sin alvéolos) afectará el transporte normal de la semilla una vez ésta se encuentre captada por el orificio y deba atravesar el trayecto que comprende el sector de carga. Semillas de especies con alto índice de rozamiento pueden desprenderse, en particular cuando la velocidad de rotación de la placa es elevada. También en los diseños de placa plana, el peso individual de cada semilla puede afectar la fase de transporte comprendida entre la salida del sector de carga y el punto de descarga. Aquellos dosificadores que utilizan placas alveoladas o semialveoladas, si bien minimizan estas limitantes, requieren de semillas con cierto grado de calibración, ya que deben adaptarse a la forma del alvéolo donde se alojan. 

Indice de carga de la placa dosificadora y el coeficiente de fallas.
Cuando la placa dosificadora presenta una carga completa y solamente una semilla por cada uno de los orificios, el índice de carga será igual a 1 (uno).

IC  = cantidad de semillas entregadas en una vuelta de la placa 
cantidad de orificios de la placa dosificadora

En este caso, la cantidad de semillas entregadas para una distancia determinada recorrida por la máquina será función de la relación de transmisión establecida en el tren cinemático del equipo. Asumiendo un IC = 1, se obtendrá la población programada y la distribución de las semillas sobre la línea estará condicionada únicamente a los eventuales rebotes de las mismas dentro del tubo conductor, al diseño del abresurcos y a la energía cinética de la semilla cuando llegue al suelo.

Cuando la placa no se carga en forma completa, el IC es < 1, habrá una entrega disminuida (no correspondiente con la relación de transmisión, aunque ésta es correcta con respecto al cálculo teórico). Las semillas faltantes se verán reflejadas en la población de siembra. El recurso de modificar la relación de transmisión para obtener la población requerida permitirá lograr el objetivo, pero la distribución espacial de las semillas presentará una mayor dispersión.

Si la placa se carga con más de una semilla por orificio, el IC es > 1 y se incrementa la cantidad de semillas entregada por espacio recorrido. De la misma forma que en el caso anterior, corregir el inconveniente con la relación de transmisión de la máquina significará una mayor irregularidad en la distribución, aunque se logre la cantidad de semillas requerida.

Cuando se utilizan semillas muy desuniformes, pueden originarse para un mismo giro de la placa, cargas de orificios con exceso o con faltante de semillas de forma tal que “en promedio”, los resultados pueden inducir conclusiones equivocadas. Para establecer el índice de carga, suele recurrirse a contar las semillas entregadas por el dosificador correspondientes a una cantidad conocida de vueltas de placa recogiéndolas en el extremo del tubo conductor o bien contabilizando las semillas mediante un lector óptico del pasaje de las mismas por el citado tubo. El dato resulta imperfecto, ya que si durante el giro de la placa se originan faltantes y duplicaciones simultáneamente, el número final de semillas entregadas por número de perforaciones de la placa resulta compensado, aparentando un pseudo correcto comportamiento del dosificador. Matemáticamente este método “del promedio” se basa en la suma aritmética de las semillas faltantes (-), signo negativo, más las semillas sobrantes (+), signo positivo.

Optimización de la Metodología para evaluar las fallas.
Para ser más preciso en la evaluación del dosificador, se propone determinar el “coeficiente de fallas” (CF) del dosificador, considerando como fallas el resultado de sumar en valor absoluto tanto la cantidad de semillas faltantes (una por cada orificio vacío) en aquellos orificios que no han cargado ninguna, más todas las semillas captadas en exceso en aquellos orificios que han captado más de una. Este coeficiente se expresará como un porcentaje de fallas sobre la cantidad de orificios expuestos a la carga.

 CF (%) = cantidad orificios sin carga + cantidad total de semillas sobrantes en orificios con exceso  x 100

                                              cantidad orificios evaluados

Matemáticamente es la sumatoria de los valores absolutos de las cantidades observadas de semilla faltante o excedente referida porcentualmente a la cantidad de orificios evaluados. El valor obtenido, será indicativo de la magnitud de las fallas ya que incluye el déficit y los excesos de semillas en cada orificio.

Resultados encontrados aplicando el concepto de falla propuesto.
Ensayos de dosificadores mecánicos y neumáticos efectuados en la Cátedra de Maquinaria Agrícola de la Facultad de Ciencias Agrarias (UNR), con semillas de diferentes calibres de maíz y de girasol, permitieron verificar la diferencia que se origina en los valores calculados cuando se utiliza el promedio de semillas entregadas por la placa dosificadora en comparación con los obtenidos aplicando la metodología propuesta. En la tabla Nº 1, se presentan algunos ejemplos provenientes del ensayo de un dosificador neumático caracterizado por manejar con mayor precisión las semillas, aún cuando son desuniformes en tamaño y forma.

Tabla Nº 1. Fallas en la carga de la placa dosificadora considerando:
a- la suma de las semillas sobrantes con las faltantes y b- el promedio de semillas entregadas.
Total de orificios evaluados 252, trabajando a tres velocidades de avance.


Especie y Calibre


Tipo de Falla

Velocidad de avance (km/h)

6

7,5

9

Cantidad de Sem.

%

Cantidad de Sem.

%

Cantidad de Sem.

%

 

Maíz
RE4M

 

Sobrantes
Faltantes

Total Fallas

Solo se registraron sobrantes.

Igual nivel de fallas para ambas maneras de evaluación.

3

1

4

1,19

0,39

1,58

0

1

1

-

0,39

0,39

Fallas según promedio

+ 2

 0,79

 - 1

0,39

 

Maíz

Mezcla de calibres

Sobrantes
Faltantes

Total Fallas

5

2

7

1,98

0,79

2,77

Solo se registraron sobrantes.

Igual nivel de fallas para ambas maneras de evaluación.

4

2

6

1,58

0,79

2,37

Fallas según promedio

+ 3

1,19

 + 2

 0,79

 

Girasol
NN1

Sobrantes
Faltantes 

Total Fallas

Solo se registraron sobrantes.

Igual nivel de fallas para ambas maneras de evaluación

2

2

4

0,79

0,79

1,58

6

6

12

2,38

2,38

4,76

Fallas según promedio

 0

0

 0

0

 

Girasol
G2M

Sobrantes
Faltantes

Total Fallas

9

1

10

3,57

0,39

3,96

4

5

9

1,58

1,98

3,57

8

6

14

3,17

2,38

5,55

Fallas según promedio

 + 8

 3,17

 - 1

 0,39

 +2

 0,79

Aplicación y Ejecución Práctica del Método. 
De doce situaciones, sólo en tres casos no se registraron diferencias entre los valores de las fallas considerando ambas formas de evaluar el resultado. En la tabla se han resaltado (en negrilla) los casos más notorios. En maíz, para la situación más dificultosa, utilizando una mezcla de calibres, se registraron siete fallas en la carga de los orificios, mientras que el promedio solo indica tres fallas (sobrantes). Con el girasol calibre G2M, trabajando a 9 km/h, se presentaron 14 fallas sumando las semillas sobrantes y faltantes (5,55% de fallas) mientras que calculando el promedio, solamente se determinan 2 fallas por semillas sobrantes, es decir un 0,79 % de fallas. El caso más notorio es para el girasol calibre NN1 donde trabajando a 9 km/h, se originaron 12 fallas y el promedio no indica ninguna falla (0).

Para aplicar la metodología propuesta, no resulta factible recoger las semillas en la fase final del recorrido de la placa dosificadora para contabilizar las semillas entregadas en el sector de caída.

Dada la necesidad de sumar como fallas los orificios con déficit o con exceso de semillas captadas, las observaciones deben efectuarse en la fase de transporte de las semillas, es decir el sector comprendido después del enrasado y antes de iniciar la caída. La manera más práctica es ejecutar el trabajo en un banco de ensayos, accionando el sistema dosificador con mecanismos adecuados que permitan controlar la velocidad de rotación de la placa (v.p.s.) y detener el giro cada vez que se hace la observación. En los dosificadores neumáticos, generalmente es visible el sector de transporte y el número de orificios observables dependerá de la placa que se utilice, acorde a la especie ensayada. Para el caso de los dosificadores mecánicos típicos, es necesario recurrir a efectuar una abertura (ventana) sobre la caja que contiene los mecanismos de enrasado y expulsión, efectuando las observaciones en ése sector, que deberá aislarse mediante un tabique, del resto de la caja contenedora de las semillas. El procedimiento consiste en hacer girar el mecanismo hasta alcanzar el régimen de trabajo estipulado, detenerlo y contabilizar los orificios que presenten fallas. Para obtener muestras representativas, se sugiere hacer las repeticiones necesarias para verificar al menos 250 orificios. Las determinaciones a campo, con la máquina avanzando en el terreno, resultan más dificultosas aunque no imposibles, dependiendo del diseño del equipo y la logística disponible para el ensayo. Será necesario asegurarse que las vueltas por segundo de placa se correspondan con el cálculo teórico explicado más arriba y no el resultante de ajustar a campo la densidad de siembra y la velocidad del equipo.

Nota: A los efectos prácticos de los ensayos, no se utiliza la magnitud del tiempo de alimentación sino que se indican los dos parámetros que lo determinan y son usualmente considerados por el operador de la máquina (velocidad de avance del equipo y densidad de siembra). En un banco para ensayos de dosificadores, puede utilizarse el número de vueltas de la placa dosificadora por unidad de tiempo.

Para calcular las v.p.s. de la placa será:

v.p.s.  = (1/ p) x Sm x V.A. [m/s]

Donde,

 -  v.p.s. son las vueltas por segundo de la placa dosificadora.
-  p es la cantidad de orificios de la placa.
- Sm es la cantidad de semillas por metro lineal expresada con dos decimales; (Semillas en 100 de línea  de siembra / 100 m), valor que se obtiene en función de la población [semillas / ha] y la distancia entre las líneas de siembra.
- V.A. es la velocidad de avance del equipo expresada en metros / segundo.

Comentarios Finales.
Es evidente que evaluar el comportamiento de los dosificadores de semillas monograno, utilizando el promedio de semillas entregadas en relación a un determinado número de orificios evaluados, es impreciso. Cuando existe la posibilidad de que un orifico transporte más de una semilla y otro quede vacío, se deberá recurrir a calcular las fallas totales, considerando la suma, en valor absoluto, de todas las semillas, tanto faltantes como sobrantes. Los dosificadores neumáticos, caracterizados como polivalentes, son aptos para manejar semillas de calibración deficiente en tamaño y forma y aún sin calibrar y en consecuencia son más proclives a presentar este tipo de falla. Los dosificadores mecánicos, monovalentes, requieren de semillas calibradas y generalmente producen las fallas solo en exceso o como faltante, lo cual es más fácil de advertir (aunque no de corregir) por el usuario del equipo.

Dada la relevancia de lograr las poblaciones de plantas agronómicamente óptimas para cada cultivo y de su distribución espacial uniforme sobre la línea, la metodología propuesta para la evaluación de dosificadores, se presenta como más adecuada para detectar las fallas en la carga de semillas de los orificios de la placa dosificadora, lo cual permitirá, durante la puesta a punto, efectuar las correcciones respectivas.


Una alternativa, es determinar mediante un lector óptico y software adecuado, el tiempo transcurrido en el pasaje entre cada semilla, asignando una duplicación o un faltante cuando el tiempo es > ó < al 50 % del tiempo promedio entre semillas. Este método debiera ser validado.

 
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