05 001

ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS AGRÓNOMOS
6. CONFERENCIA INTERNACIONAL DE MECANIZACIÓN AGRARIA
8. FERIA TÉCNICA INTERNACIONAL DE LA MAQUINARIA AGRÍCOLA DE ZARAGOZA
(España)
COMUNICACIÓN
A LA
PONENCIA 4.
MECANIZACIÓN DE LA RECOLECCIÓN
ADECUACIÓN
PARA
LA TRILLA
MECÁNICA
DE DISTINTAS VARIEDADES DE CACAHUETE
Comunicantes:
M. RUIZ ALTISENT
J. ORTIZ-CAÑAVATE
Ingeniero Agrónomo
Ingeniero Agrónomo
VALENCIA
(España)
M.
ADECUACIÓN PARA LA TRILLA MECÁNICA
RUIZ
ALTISENT
Ingeniero
DE DISTINTAS VARIEDADES DE CACAHUETE
J.
Agrónomo
ORTIZ-CAÑAVATE
Ingeniero
Agrónomo
VALENCIA
(España)
1.
INTRODUCCIÓN
Esta c o m u n i c a c i ó n tiene el o b j e t o de exponer las experiencias realizadas d u r a n t e las dos ú l t i m a s campañas
acerca de la t r i l l a mecánica del cacahuete.
El cacahuete es una leguminosa que f r u c t i f i c a de form a subterránea: las legumbres m a d u r a n en el suelo
a l r e d e d o r de las raíces de la p l a n t a . Para su recolección se arrancan las plantas enteras (a m a n o o con
a r r a n c a d o r a del t i p o de la de p a t a t a s ) , se dejan secar
en el c a m p o un período más o menos largo ( d o s a
diez días) y se separan las legumbres de la m a t a .
En esta separación o t r i l l a se c e n t r a n nuestras experiencias, pues a c t u a l m e n t e en nuestro país ésta se
realiza t o t a l m e n t e a m a n o , pero en los EE. UU. existen
desde hace muchos años máquinas cosechadoras, incluidas en un proceso de recolección t o t a l m e n t e mecanizado.
de c i l i n d r o s desgranadores con dientes flexibles ( c f .
más adelante) de diversas variedades de cacahuete.
Estas experiencias se incluyen en el c o n t e x t o de los
t r a b a j o s sobre ensayo y m e j o r a de variedades de cacahuete, con especial atención a su adecuación a la
mecanización, que se viene realizando en Valencia,
por el INI A ( C e n t r o de Levante, Estación de Plantas
H o r t í c o l a s , Benicalap) y las Cátedras de Genética y de
M a q u i n a r i a Agrícola de la E. T. S. de Ingenieros Agrón o m o s , y c o n s t i t u y e n parte de la tesis d o c t o r a l del
primer autor.
2.
MATERIALES
2.1.
2.1.1.
Maquinaria
Trilladora
EMPLEADOS
utilizada
experimental
Sin e m b a r g o , este proceso mecánico no está resuelto
de un m o d o s a t i s f a c t o r i o , ya que existen p r o b l e m a s
en la t r i l l a , pues las pérdidas en general son bastante altas, por lo que se están investigando nuevos
sistemas (1 ) *.
El p r o t o t i p o de t r i l l a d o r a ele cacahuete c o n s t r u i d o especialmente para estas experiencias se realizó de gran
sencillez, a base de tres c i l i n d r o s y sus c o r r e s p o n dientes cóncavos, provistos ambos de dedos elásticos,
dispuestos escalonadamente.
N u e s t r o t r a b a j o se c e n t r ó en detectar la m a y o r o menor adecuación a la t r i l l a mecánica por el sistema
*
Los n ú m e r o s
gráficas.
entre
paréntesis
se
refieren
a
las
reseñas
biblio-
— 39 —
El accionamiento proviene de un motor eléctrico trifásico 1 (fig. 1 ) de 2 CV a 1.000 rpm. La transmisión
de movimiento del motor al primer cilindro se realiza
mediante una polea variadora de velocidad 2 (relación 1:3,2) y una correa trapecial de sección 4 6 X 1 2
mm. Las transmisiones entre los sucesivos cilindros
trilladores se efectúan mediante correas trapeciales de
sección B y poleas de 160 mm de diámetro exterior,
3. De esta forma los tres cilindros giran al mismo
régimen de velocidad impuesto por la polea variadora.
Los tres cuerpos «cilindro-cóncavo» vienen limitados
por dos planchas metálicas de 7 mm, 4, que actúan
al mismo tiempo como soporte de todos los elementos de que está compuesto el prototipo.
Los cilindros, 5, están constituidos por dos placas circulares de 5 mm de espesor y 280 mm de diámetro,
que soportan lateralmente a diez varillas de 15 mm
de diámetro, cada una de las cuales es portadora de
tres dedos elásticos dobles, 6, de ó cm de longitud
y 3 mm de espesor, fabricados de acero ordinario.
Los ejes de los cilindros, 7, de 30 mm de diámetro,
atraviesan las placas circulares y se apoyan en sendos
rodamientos de bolas de carcasa oscilante (capacidad
de carga dinámica = 540 Kg).
Los cóncavos, 8, están formados
de 5 mm de espesor atravesadas
calibradas de 15 mm, en las que
memente distribuidos los dedos
por nueve pletinas
por cuatro varillas
se insertan uniforelásticos (tres por
varilla) y dispuestos en sentido contrario a los del
cilindro. La posición del cilindro con respecto al cóncavo es graduable en 5 cm mediante unas guías, 9,
y unos pomos de fijación.
Para estudiar el efecto de trilla con uno, dos o los
tres cilindros se dispuso de dos planchas abatibles,
10, aunque a lo largo de las experiencias se dejaron
dichas planchas abiertas todo el tiempo.
Interiormente el prototipo va provisto de planchas
separadoras, 1 1 , que conducen las diferentes fracciones de la trilla a seis cajones de madera situados en
la parte inferior (dos por conjunto «cilindro-cóncavo»), aunque durante las experiencias se sustituyeron
dichos cajones por una lona única.
2.1.2.
Soplante aventadora
Buscando la sencillez y el análisis diferenciado de la
eficacia de los elementos de trilla, la máquina se
construyó sin un dispositivo propio de aventado. Por
ello lo que se recogía en la lona era limpiado mediante corriente de aire proveniente de un ventilador
(fig. 2) axial de 45 cm, funcionando a 1.400 rpm.
El accionamiento del ventilador se realiza mediante
un motor de 0,25 CV y el caudal producido es de
4.250 m 3 / h , lo que equivale a una velocidad media
de 426 m / m i n , aunque en realidad al medir las velocidades del aire a la altura del eje del ventilador plano
xy (fig. 3) en diferentes puntos a diversas distancias
Plantas de
cacahuete
Motor eléctrico
Paja
Fig. 1.
— 40 —
Esquema de la trilladora experimental de cacahuete.
y separaciones del eje del v e n t i l a d o r o b t u v i m o s el
d i a g r a m a i n d i c a d o en la f i g u r a 4 . La velocidad del aire
p a r a la l i m p i a era c o r r e c t a , aunque para la construc-
Fig. 4. Distribución de la velocidad del aire
en distintas zoncs del ventilador axial.
2.2.
Variedades ensayadas
Las variedades empleadas en estas experiencias son
las ocho que desde hace tres años siguen ensayándose
y son el resultado de la selección y e l i m i n a c i ó n de
otras varias que f u e r o n recogidas y ensayadas con
a n t e r i o r i d a d d u r a n t e ocho años consecutivos. Con base
a su d i s t i n t a precocidad se pueden clasificar en dos
g r u p o s , aunque existe gradación (en el o r d e n i n d i cado) d e n t r o de los g r u p o s :
1."
Variedades más precoces
— Argentine
(de fruto
( c o n el f r u t o
más
pequeño)
pequeño),
— Palma ( p a r e c i d a a la a n t e r i o r , pero legumbres
algo más g r a n d e s ) ,
— Cacahua ( l e g u m b r e alargada, de tres y c u a t r o
granos),
— M o r u n o ( l e g u m b r e más g r a n d e , pero i r r e g u l a r
en t a m a ñ o y f o r m a ) ;
2."
variedades más tardías ( d e f r u t o g r a n d e )
— NC-2 ( l e g u m b r e de t a m a ñ o
Fig. 2.
Aventado de la muestra trillada mediante una soplante.
c i ó n de un p r o t o t i p o de t r i l l a d o r a con l i m p iia incorporada p r o p u g n a m o s un v e n t i l a d o r radial o tangencial
p o r ser más u n i f o r m e la d i s t r i b u c i ó n del aire en toda
la sección.
medio),
— Bunch C-2 ( m u y parecida a la a n t e r i o r ) ,
— Ge-119-20
( l e g u m b r e más grande, de cascara
especialmente r e s i s t e n t e ) ,
— V i r g i n i a J u m b o ( l e g u m b r e s de g r a n
tamaño).
Debido a esta d i f e r e n c i a de fecha de madurez, los
ensayos f u e r o n realizados t a m b i é n en fechas separadas, de una semana a diez días.
3.
EJECUCIÓN DE LOS ENSAYOS
Las pruebas realizadas consistían en t r i l l a r c u a t r o
muestras iguales de unos dos kilos de peso ( v a r i a b l e ,
según la h u m e d a d de la m u e s t r a en los d i s t i n t o s ensayos) para cada una de las c u a t r o velocidades de
g i r o de los c i l i n d r o s que se d e t a l l a n :
Núm. de revoluciones de los cilindros
1.":
2.°:
3. u :
4.°:
Fig. 3.
Medición de la velocidad del aire del ventilador
mediante un anemómetro portátil.
350 r p m
450 r p m
550 r p m
650 r p m
Velocidad periférica
7.5
9.6
11.8
13.9
m/s
m/s
m/s
m/s
Según ( 2 ) se recomienda las velocidades periféricas
de 7 a 11 m / s ( 1 . 2 0 0 a 2.000 rpm) para este sistem a de t r i l l a .
— 41 —
Se realizaron veinte ensayos d i s t i n t o s , en las c o n d i ciones siguientes:
a)
Las c u a t r o variedades del g r u p o 1." ( i n d i c a d o
más a r r i b a ) , con una h u m e d a d del 30 % , c o r r e s p o n diente a dos-tres días de buen soleado en el c a m p o .
b)
Cinco variedades
humedades d i s t i n t a s :
( g r u p o 2." más Palma)
1."
recién arrancadas (el m i s m o día, o el
c o r r e s p o n d e a más de un 4 0 % ) .
a dos
anterior,
4.° Aventado de la m u e s t r a de f o r m a p r i m i t i v a , a base
de d e j a r l a caer p a u l a t i n a m e n t e sobre el c h o r r o de aire
generado por el soplante a n t e r i o r m e n t e d e s c r i t o . Las
fracciones eran recogidas en dos recipientes a m p l i o s
colocados c o m o m u e s t r a la f i g u r a 2, recogiéndose en
el p r i m e r o p r á c t i c a m e n t e legumbres l i m p i a s , más los
tallos largos y resistentes; en el segundo, cierta mezcla, cayendo el resto de la paja al suelo.
5.° Clasificación de las legumbres en los siguientes
grupos:
— enteros: sin n i n g ú n d a ñ o ,
2." m u y secas ( 2 0 % ) , h u m e d a d c o r r e s p o n d i e n t e a
diez-quince días de secado, que es cuando se realiza
la separación manual n o r m a l m e n t e .
— dañados:
corteza,
c)
Dos variedades ( P a l m a y N C - 2 ) , procedentes de
parcelas que habían r e c i b i d o t r a t a m i e n t o d e f o l i a n t e o
desecante, t a m b i é n a dos humedades d i f e r e n t e s .
— p a r t i d o s : r o t u r a s que dejan abiertas vías por donde
e n t r a el aire al i n t e r i o r de la l e g u m b r e , y pesada
de los m i s m o s .
El proceso de cada ensayo era el siguiente:
6."
1.°
Fijación de la m á q u i n a a las revoluciones adecuadas ( f i g . 5 ) .
T o d o esto con c u a t r o d e t e r m i n a c i o n e s para cada una
de las c u a t r o velocidades y para cada uno de los
ensayos. En cada ensayo, fue d e t e r m i n a d a además la
h u m e d a d ( d e la s e m i l l a ) por m e d i o de un conductím e t r o ( f i g . 7 ) y la fuerza de d e s p r e n d i m i e n t o de las
legumbres ( u n a m u e s t r a de dieciséis f r u t o s ) por med i o de un d i n a m ó m e t r o .
Fig. 5.
2."
raspaduras
y
pequeñas
fisuras
en
la
Pérdidas en la p a j a .
Establecimiento en los cilindres de la trilladora
del número de revoluciones deseado.
Pesada de unas veinte plantas (1,5 a 2 K g . ) .
3." I n t r o d u c c i ó n de las m i s m a s en la m á q u i n a , y recogida del m a t e r i a l por la parte i n f e r i o r de la m á q u i n a
mediante una lona ( f i g . ó ) .
Fig. 7.
Balanza, conductímetro, tacómetro y dinamómetro
utilizados en las experiencias.
Previamente en la m á q u i n a
siguientes f a c t o r e s :
habían
sido f i j a d o s
los
a)
Separación de c i l i n d r o s y cóncavos: fue posicionada en un p u n t o m e d i o , con el f i n de no i n t r o d u c i r
una nueva v a r i a b l e en los ensayos. Esto f u e , sin emb a r g o , posiblemente una de las principales causas de
pérdidas en las variedades de t a m a ñ o grande, pues
en ciertos puntos la separación e n t r e los dientes resultaba demasiado estrecha. Esto ha de ser o b j e t o de
experiencias posteriores.
Fig. 6.
— 42 —
Introducción de la muestra de plantas en la trilladora.
b)
P u n t o de recogida de las d i s t i n t a s fracciones:
por m e d i o de seis cajones, correspondientes a los tres
c i l i n d r o s y tres cóncavos, y c e r r a n d o el paso sucesivam e n t e : 1.°, a los dos c i l i n d r o s p o s t e r i o r e s , y 2.°, al
tercer c i l i n d r o ; se o b s e r v a r o n los materiales recogidos
en cada uno de ellos, los cuales eran recogidos en los
ensayos conjuntamente en una lona para mayor facilidad. Se observaron las siguientes características:
1.a La mayor parte de frutos, mezclados con paja
ligera (hojas y pequeños tallos y algunos tallos cortos
resistentes), eran recogidos en las dos primeras unidades: 1.° y 2." conjuntos cilindro-cóncavo.
2.a La cantidad recogida en la tercera unidad era
muy inferior, máxima cuando la muestra estaba a una
humedad muy baja.
dades, cuyas pérdidas se elevan hasta un 14 % (Cacahua a 550 r p m ) . Por lo tanto, para las variedades
de tipo Argentine, de legumbre pequeña y resistente
(cf. más abajo), puede trabajarse a velocidades periféricas de hasta unos 12 m/s sin aumento sustancial
de las pérdidas.
A la velocidad superior (650 rpm = 13,9 m/s) aparecen ya pérdidas importantes, no sólo en la variedad
Cccahua, que difiere significativamente de las demás
(cuadro 1), sino también en el resto.
3.;1 Los tallos y ramas de gran longitud y resistencia
pasan a lo largo de los tres cilindros y son expulsados
(totalmente libres de hojas y frutos) por la abertura
final. Este punto es de gran interés, si se tiene en
cuenta que en el momento del aventado (cf. más
arriba) es imposible separar estos materiales de las
legumbres.
Los resultados fueron analizados por medio de análisis de varianza. Se fraccionaron los datos en los cuatro
puntos correspondientes a las cuatro velocidades de
los cilindros de trilla, tras determinar la no homogeneidad de las varianzas de las variables de los cuatro
puntos (c. v. gráfico núm. 1). De esta forma se utilizó
en todos los casos un modelo aditivo, con los factores:
variedad, humedad e interacciones.
CUADRO
MEDIA
DE
PERDIDAS
TOTALES
i
(DAÑADOS +
A LAS CUATRO VELOCIDADES
DE
PARTIDOS)
GIRO
Velocidad de los cilindros de t r i l l a
Variedad
Argentine
Moruno
Palma
Cacahua
(rpm)
350
(7,5 m/s)
450
(9,6 m/s)
550
(11,8 m/s)
650
(13,9 m/s)
1,07
3,02
3,02
4,02
0,8
4,80)
8 (2)
8
2,6
9,4
12
14,2
12,1
19
20
36,3
(1 )
Diferencia s i g n i f i c a t i v a al
(2)
Diferencia significativa al 5 % .
1 % .
4.2. En el ensayo de las cuatro variedades tardías
a dos humedades, los resultados indican que las pérdidas son considerablemente altas en ambas condiciones, pudiendo aceptarse únicamente las correspondientes a la velocidad más baja, y con el material
más seco; en este caso se observa un aumento significativo de las pérdidas de un 11 a un 1 5 % . Este
aumento se hace mucho más acusado para las velocidades más altas (gráfico núm. 2 ) , con la excepción
de la variedad GA-119-20, que se comporta de forma
inversa, lo cual es la causa de que aparezca significativa la interacción «Variedad X Humedad».
% Pérdidas
1
50 -•
40-30
20"-
veloddad
periférica
{mis)
G r á f i c o n ú m . 1. Pérdidas totales en la t r i l l a
de c u a t r o variedades de cacahuete, a una h u m e d a d del 30 %
•/• Pérdidas
50 •
h = 30»;.
40 "
4.
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS DE TRILLA
30 •
4.1. El análisis de los datos del primer grupo de
ensayos (cuatro variedades precoces a la humedad
intermedia) lleva a los siguientes resultados (gráfico
núm. 1 ):
.;rr }-»•'•
20
7
8
9
10
11
12'
13
14
15
velocidad periférica
(m/s)
A la velocidad periférica mínima (7,5 m/s = 350
rpm) no aparecen diferencias significativas entre las
cuatro variedades. Las pérdidas son muy bajas (cuadro 1 ), con lo que se concluye que las condiciones
de humedad media ( 2 5 - 3 0 % ) y la velocidad periférica muy baja son muy adecuadas, teniendo en cuenta
que las pérdidas en la paja son despreciables.
La explicación de esta anomalía puede buscarse en las
características de resistencia de la cascara de esa
variedad, como se comenta brevemente más adelante.
A las velocidades medias (450 y 550 rpm) existe una
diferencia muy significativa entre la variedad Argentine, con pérdidas mínimas, y las otras tres varie-
El efecto de la humedad resulta, pues, fundamental
en todos los casos, incluso enmascarando el efecto
varietal (significativo al 1 % solamente para la velo-
G r á f i c o n ú m . 2.
Pérdidas totales en la t r i l l a de c u a t r o variedades,
a dos humedades d i f e r e n t e s .
c i d a d m á x i m a ) d e b i d o a haberse realizado una desecación algo i r r e g u l a r de las muestras, con el consiguiente a u m e n t o de la v a r i a b i l i d a d de las d e t e r m i n a ciones.
4.3.
El análisis de los datos correspondientes al ensayo de las variedades NC-2 y GA-119-20 con h u m e d a d
m u y b a j a ( d e l o r d e n del 20 % ) destaca el efecto det e r m i n a n t e de la h u m e d a d , no tan visible cuando las
diferencias son menos i m p o r t a n t e s ( g r á f i c o n ú m . 2 ) .
dos posiciones de la legumbre ( p l a n o de s u t u r a y
plano p e r p e n d i c u l a r ) , pues la resistencia difiere de
f o r m a i m p o r t a n t e e n t r e ambas. También existe un
efecto s i g n i f i c a t i v o de la h u m e d a d sobre esta resis- ~í
tencia, precisamente en el sentido de que a u m e n t a
con la desecación de las legumbres, en diferente magn i t u d , sin e m b a r g o , unas variedades de o t r a s , y entre
las dos posiciones ( g r á f i c o n ú m . 4 ) .
R e s i s t e n c i a a la
compresión (Kg.)
4.4. El ensayo de la variedad Palma a dos humedades y dos t r a t a m i e n t o s ( c o n d e f o l i a n t e y testigo) a r r o j a
unos resultados m u y concordantes ( g r á f i c o n ú m . 3 ) .
En las c u a t r o velocidades aparece una significación
del 1 % para el efecto de h u m e d a d : a u m e n t a n las
pérdidas en un 1 0 % ( d e l t o t a l ) para la h u m e d a d
a l t a , c o m o en los ensayos precedentes, no apareciendo
s i g n i f i c a c i ó n del efecto « t r a t a m i e n t o con d e f o l i a n t e »
en ningún caso.
7o Perdidas
l.
h.clta
(30V.)
tiempo
Gráfico n ú m . 4 .
Resistencia a la r o t u r a de la cascara del cacahuete,
por c o m p r e s i ó n entre dos placas paralelas,
de las ocho variedades de cacahuete, a dos humedades.
velocidad
periférica
(mis)
G r á f i c o n ú m . 3.
Pérdidas totales en la t r i l l a de la v a r i e d a d Palma,
a dos humedades y dos t r a t a m i e n t o s
( T , , t r a t a m i e n t o d e f o l i a n t e ; T0, t e s t i g o ) .
4.5. Se han realizado paralelamente d e t e r m i n a c i o n e s
de la resistencia de la cascara de las legumbres a la
r o t u r a en diferentes condiciones, previéndose una relación e n t r e este carácter — d e d e t e r m i n a c i ó n m u y
sencilla y c a r a c t e r í s t i c a — con la adecuación de las
variedades a toda m a n i p u l a c i ó n mecánica, entre ellas
la t r i l l a ( 4 ) . En resumen, de estos extensos ensayos
de r o t u r a puede mencionarse que existen diferencias
m u y notables e n t r e las variedades, respecto a este
carácter. Este es d e t e r m i n a d o por m e d i o de un penetróm e t r o p r o v i s t o de un disco plano de presión en las
Se deduce de t o d o ello que es necesaria una desecación intensa y u n i f o r m e ( 3 ) de las plantas en el
c a m p o , si se desea evitar pérdidas altas en la t r i l l a ,
y que la m á q u i n a ha de estar adaptada a las características de t a m a ñ o y condiciones de cada t i p o de
variedades para poder especificar más c l a r a m e n t e las
diferencias entre las m i s m a s . El efecto del t r a t a m i e n t o
desecante no tiene una i n f l u e n c i a negativa sobre los
daños en la t r i l l a , e j e r c i e n d o en c a m b i o un efecto
p o s i t i v o en el sentido de acelerar la desecación de las
plantas.
Estas experiencias m u e s t r a n la eficacia de los métodos utilizados para la d e t e r m i n a c i ó n de los factores
que p o s i b i l i t a n una recolección mecánica satisfactoria.
Con ello se hace posible una m e j o r a de los métodos
mecánicos y a la vez un c o n o c i m i e n t o de las características de las variedades para su selección y adaptación a esos m é t o d o s . El estudio paralelo de las
propiedades físicas de los materiales vegetales, todavía
m u y en sus comienzos en la m a y o r í a de ellos, es f u n d a m e n t a l para e x p l i c i t a r la m a y o r o m e n o r adecuación j .
de los diversos c u l t i v o s a la m a n i p u l a c i ó n mecánica.
BIBLIOGRAFÍA
(1 )
BUTLER, J., et al.: Mecanisms for picking peartuts from
oriented plants. Peanut Research and Education Ass.
(1970).
(2)
BAINER, R., et al.: Principies of farm
Wiley, 1965, pp. 450-52.
44
(3)
BUTLER, J., et al.: Effect of windrow configuration
on temperature, drying rote and uniformity of moisture content of peanuts. Peanut Research and Education
Ass. (1969).
(4)
MOHSENIN, N. N.: Physical properties of plant and
animal materials. Gordon & Breach (1970).
machinery.