Ln potencia del tractor y sus aplicaciones

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MADRID
MA YO 1957
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Ln potencia del tractor
y sus aplicaciones
N.° 9-57 H
Antonio Bermejo Zuazúa
Ingeniero Agrónomo.
MINISTERIO DE
AGRICULTURA
DIRECCION GENERAL DE COORDINACION, CREDITO
Y CAPACITACION AGRARIA • SECCION DE CAPACITACION
LA POTENCIA DEL TRACTOR Y SUS APLICACIONES
Conocidas las diversas partes y las características generales de los tractores vamos a tratar de su potencia, para
darnos cuenta de lo que puede exigirse a un tractor, según
su potencia, tanto en el trabajo de tracción propiamente dicho como en otras aplicaciones.
Después de explicar lo que es la potencia, trataremos sucesivamente de la barra de tiro; la polea, para efectuar trabajos como motor estacionario; la bomba hidráulica, para levantar y bajar aperos, y la torna de f uerza para accionar directamente la máquina que remolca.
En Física se Ilama potencia al trabajo realizado por segttndo. Y el trabajo, a su vez, siempre se compone de "fuerza" y de "espacio recorrido en la dirección de esa ftterza".
Por ejemplo, si levantamos una pesa de dos kilos a una
altura de r'5 metros, habremos realizado un trabajo de tres
kilográmetros. Esa palabra-el "kilográmetro "- es la unidad de medida del trabajo y se representa por "Kgm.". Así
podemos decir que un trabajo fué de ia kilográmetros cuando se venció en cuatro metros una resistencia de tres kilos, o
bien en dos metros una de seis kilos, o en ia metros una de
un kilo, etc., etc., siempre que se avance en la misma dirección que la fuerza.
Pero es mtiy distinto que, por ejemplo, un ascensor suba
a un viajero de 6o kilos a un segundo piso de siete metros
en pocos segundos a que tarde para ello todo el día. En ambos casos, el trabajo efectuado fué de 4zo kilográmetros;
pero en el segundo dudamos mucho de que la indignación
del viajero se aplacara con esta medida física del trabajo. Se
necesita, por tanto, atra medida del "trabajo realizado por
segundo", es decir, de la "potencia". Esta unidad de medida
es el caballo de vapor.
El caballo de vapor es igual a 75 kilográmetros por segundo, esto es, a un trabajo de 75 kilográmetros realizado en
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un segundo. Si se realiza un trabajo de 15o kilográmetros en
un segundo, se dice que "se tiene" una potencia de dos caballos de vapor, igual que si se realiza un trabajo de 75 kilográmetros en medio segundo. Si, por ejemplo, se hace en dos
segundos un trabajo de ó0o kilográmetros, la potencia habrá
sido de cuatro caballos de vapor. El caballo de vapor se expresa por sus iniciales C. V., o bien, en lengua inglesa, H. P.
(horse poze^e^^). Un caballo de vapor equivale a d73 kilovatioshora.
Se comprende muy bien que de los motores, tractores, etc.,
el dato más importante es la potencia, pues si significa el trabajo en la unidad de tiempo, representará el trabajo que
aquel motor o tractcr puede hacer al cabo del día.
I^ig. ^.-La barra de tiro, la polea y]a toma de fuerza son otros tantos medios
para aprovechar la potencia del tractor.
Ahora bien : pcdemos considerar distintas clases de potencia en un motor y en un tractor :
Por una parte, la potez^cia i^7dicada, que es la potencia
teórica que se podría obtener en relación al poder calorífico
del combustible que "cabe" ( no que "gasta") en el motor.
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Esta potencia es el ideal a que los constructcres intentan
acercarse, quedándose muy lejos, como después veremos.
En relación a esa potencia, se calcula la [^ote^icia f iscal del
a^tiotor con una fórmula que ha quedado anticuadísima (afortunadamente para los usuarios) y que da el número de caballos por los cuales pagan la patente los automóviles. Hoy
día, la potencia verdadera al freno, de los motores, es mucho
mayor, unas tres veces más.
Esta pote^zcia al f reno de un motor es ya un dato de interés. Para medirla se acopla al eje del mot^or un "freno eléctrico". Si tenemos una magnetc o bien un generador en el
que se haga pasar corriente por los inductores, para hacer
girar el inducido es necesario eniplear "fuerza", porque se
atraen él y el inductor que le rodea y es necesario vencer esa
fuerza de atracción. Ahora bien: si dejamos suelto este inducror de modo.que pueda girar también, esa fuerza de atracción le arrastrará ; pero pcdemos f renarle con un muelle sujeto a la periferia, cuyo alargamiento medirá esa ftterza de
atracción.
Por lo tanto, acoplando al eje de un motor un genera<lor
cuyo^inductor pueda girar tanibién con su jaula o coraza y
se lo impida un muelle, hemos hechc un dispositivo con el cual
se mide la "fuerza" con que el motor "tira". El motor puede
ir más o menos acelerado y su trabajo, que se emplea en
vencer la resistencia a girar del inducido, se convierte en
energía eléctrica fabricada por el generador (con la que po^clemos ir cargando una cclección de baterías, por ejemplo).
Naturalmente, la fuerza que acuse el muelle que sostiene
el inducido será mayor si el radio. ^^ distancia que le separa
^l^el centro del e^je, es más pequeña, porque entonces tiene ir^enos palanca para actuar y contrarrestar al motor. El protiucto de ese radio por esa fuerza es constante mientras ne
aceleremos, y se llama pa.r niotor, siendo una de las características de los motores. Cuando se acelera, el par motor aumenta algo, es casi máximo de i.ooo a 2.00o revoluciones, y
luego es algc más pequeño.
En los tractores que deben arrastrar grandes cargas
(tractores oruga, por eiemplo) el par motor debe ser muy
grande para que puedan l^acer m^^cha "fuerza''. 1^n 1^^, automóviles, el par mctor es pequeño.
Si volvemos ahora a nuestro motcr, cuya "potencia al
f reno" queríamos medir, vemos que si el muelle está estirado
marcando ioo kilos, por ejemplo, y se aplica a o'3o metros de
distancia del eje y la velocidad de un ptmto del vc;a^^te, situado a la misma distancia del eje, es de ,^.o metr^a pcr segundo, el trabajo que hará el motor en este tiempo será de
ioo Kg. X.^o m. = 4.00o Kgm. por segunclo,
que, dividiendo por 75, serán unos 53 caballos de vapor. Esta
será la potencia- del ^notor a^l fre^io.
Pero al agricult^^r, <.iunque esta potencia sea real, no le
interesa mucho. En cambio sí le interesa saber el trabajo
por segundo que el tractur o motor pueda hacer en la polea
de una máquina (trilladora, por ejemplo). Este trabajo será
más pequeño, porque en los engranajes, hasta llegar a la polea se picrde fuerza y, adem^ís, toda correa patina y pierde
fuerza también. Para medirlo bastará colocar aquel aparato
("dinamómetro eléctrico") en lugar de la trilladora ; es decir, no acoplar el inducido directamente al motor, sino colocarle lejos con una polea y moverle ccn la polea del tractor.
Así se mide la ^otezz,cia a la j^olea.
Y aun más que la potencia a la polea interesa la potencia
a la barra del tractor, es decir, la "potencia" (ino fuerza!)
del tractor para arrastrar aperos. Aquí parece más fácil medir la fuerza que se desarrolla; bastará colocar un muelle
(dinamómetro) entre el arado y el tractcr, leyendo en su indicad^^r, lus lcil^^^-rámetr^^s multiplicados hor la distancia recorrida, nos darán el "trabajo" y, dividiendo por los segundos invertidos, la ^otencia a la b^rrcr. Se comprende que la
potencia a la barra sea mencr qtze a la Polea. porque hay más
engranajes hasta llegar a las ruedas y además patinan éstas
en el terreno, perdiendo efectividad.
Hay tractores que no están hechos para trabajar "a la
barra", sino con aperos enganchados en tres puntos, cuyo
peso les da adherencia en las ruedas. Indudablemente. la potencia medida "a la barra" de estos tractores Ford, Fergu-
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son, etc., es menor que la que realmente desarrcllan trabajando con sus aperos propios porque, enganchando aperos a
su barra, no se aumenta el peso de estos ligeros tractores.
Todavía existe otra potencia de la que pocas veces se habla : la potencia a la tovr2a de f uerza, qtie se mide acoplando
e] dinamómetro eléctrico directamente al árbol de toma de
fuerza. Esta es algo mayor que la notencia a la polea, comprobándose así cuánto mejor es consumir caballos de la
"toma" para mover máquinas remolcadas, que no ccnsumirlos de la "potencia a la barra" (qtte son menos), perdiéndolos encima en la rueda motriz.
Por último, digamos que no está agotado aíin con lo anterior lo fundamental que debe saberse sobre potencia.
Efectivamente : en todo lo anterior no se decía ni cómo
se regulaba el carburador del motor que se probaba ni "cuánto se aceleraba". Puede regularse el carburador con la mezcla rica que dé más potencia y acelerarse a fo^ndc. Entonces
se obtienen potencias máxinias que scn de las que suele hablarse, quizá para presumir algo de "mucha potencia".
Interesan más las potezacias de régi^ne^a, que son las que
un tractor puede desarrollar muchas horas seguidas. Para
determinarlas se regula el carburador normalmente (una
mezcla más económica) y se acelera bastante, pero no a fondo : se acelera en realidad a todo lo más que el regulador
puede funcionar. Es decir : al acelerar, el operador abre la
mariposa de gases del carburador (o bomba inyección) y,
como ésta va unida al regulador, coloca a éste en situación
de que "regule", es decir, de que mantenga uniforme la velocidad de régimen que se ha conseguido. Los reguladores
actuales pueden regular a distintas velocidades, pero no a
las más bajas ni a las más altas. Las potencias de régimen
son determinadas a esa máxima velocidad a que todavía actúa el regulador.
Barra de tiro.
En los orificios de ella, mediante un fuerte pasador, se
sujeta el enganche del apero remolcado. A veces no se engancha en la misma barra, sino en el crificio extremo de una
-^fuerte placa de hierro qtte se sujeta a ella; de este modo el
aparato remolcado (cosechadora, por ejemplo) puede dar
vuelta más fácilmente sin que su enganche, ancho en este
caso, tropiece con la misma barra y se deteriore.
Fig. 2.-Acoplamiento para operar, con barra de enganche extendida al máximo,
de un tractor B^ull.dog Lan^.z.
Otras veces, especialmente si el chasis del tractor es algo
bajo, la barra en que se engancha va de atrás adelante, osci-
Fig. 3.--Barra tie tiro oscilante de un tractor (lolvn Deere 420).
lando alrededor de su punto delantero, unido al cuerpo del
tractor en un punto bajo y adelantado.
-^Con la disposición anterior y otras parecidas se busca cíar
estabilidad al tractor, es decir, hacer que la línea según la
cual se hace el esfuerzo de tiro, pase por debajc de su centro
de gravedad. De lo contrario puede motivar el vuelco de
éste, si el estuerzo es grande, levantándose de las ruedas delanteras y provocando quizá un accidente grave.
Polea.
La polea puede estar colocada en la toma de 3 uerza o bien
separada. Puede ser postericr al tractor, en cuyo caso éste
se coloca "de espaldas" a la máquina que se mueve, o estar
colocada en un lado, debiendo entonces poner el tractor "mirando" a la máquina.
Cuando la polea está colocada en una caja de engranajes,
esa caja Ileva valvolina, que debe recambiarse cada mil horas
de trabajo c una vez al año.
La polea es algo abombada o de más diámetro en el centro, con objeto de atraer hacia esa parte a la correa _v que
ésta no se salga.
Cuando se trabaja a la polea, debemos saber primero si
los caballos que tiene el tractor "a la palea" son suficientes
para mover a la máquina remolcada. Después, calcularemos
la polea transportada para saber si tiene el diámetro conveniente; si no lo tiene se cambiará siempre la polea de la máquina, pero nunca la del motor o tractor. Para este cálculo se
necesita el dato de la velocidad de régimen de la polea, que se
preguntará a la Casa o se medirá cen el cuentarrevo'! ^ciones.
Después veremos si la anchura de la correa es suficiente para
transmitir los caballas que se desea.
Solucionado todo lo anterior y colocada "bien" la máquina, es mu_y impcrtante que la polea de ésta y la del motor
o tractor estén bien alineadas. Para ello se colocará un bramante o cuerda fina tocando los bordes de la polea transportada y se coloca la polea motriz (el tractor en este caso) de
modc que sus bordes toquen también justamente a ese cordel; así habrán quedado las poleas perfectamente alineadas.
Después se tensará la correa haciendo andar un poco el trac-
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tor, pero teniendo en cuenta que la correa no debe quedar ní
muy floja (pues patinaría o se saldría) ni muy tensada (pues
se da de sí la correa y sufren los cojinetes).
Después se colocará un tablón entre la rueda anterior y
la posterior, para que la fuerza de la correa no haga moverse
al tractor, de modo que el tablón presente una pista asccn-
N ig. 4.-Transmisión de fuerza por polea con rodillo guía que evita rozamientos
de la correa que sufriría desperfectos. (Tractor Lanz.)
dente a una rueda ; es decir, si el tractor mira a la máquina,
se pondrá el tablón desde debajo de la rueda posterior a apoyar sobre la anterior, y si está vuelto pcr tener detrás la polea, se pondrá desde debajo de la rueda delantera o encima
de la trasera.
Por último, se colocará una cadena o algtín alambre desde "masa" al suelo, porque el frotamiento de la correa en la
polea produce electricidad estática de la que se carga el tractor al estar aislado del suelo pcr los netm^áticos y, cuando lo
toquemos (especialmente en tiempo seco), puede descargar a
"tierra" a través nuestro, produciéndose una desagradable
sacudida eléctrica.
Bomba hidráulica.
La adopción en los tractores de una bomba mecánica a
hidráulica (principalmente ésta) para levantar y bajar los^
aperos, ha constitttído una verdadera rev^lu^ión cuyas posi-
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bilidades están aún muy lejcs de agotarse y que cada día proporciona nuevas aplicaciones.
El principio de la bomba hidráulica del tractor no puede
ser más sencillo : puesto que dentro de un tractor tenemos
gran número de ejes que se mueven, podemos aprovechar el
movimiento de uno de ellcs para bombear aceite y enviarlo
Fig. $.-Esquema de bomba hidráulica (Intermationa^.
con cierta presión a un cilindro o a varios cilindros. En éstos,
el aceite empujará a un émbolo, haciéndolo salir, y la biela
de ese pistón empu jará a su vez, con una f uerza que puede
ser enorme, ya que la fuerza que apliquemos a la bomba hidráulica, si es de pistón, queda multiplicada por la relación
de las áreas del cilindro y de ella (segíin la ley de la bcmba
hidráulica, al disminuir el diámetro de la bomba, se aumenta
extraordinaria^nente la fuerza que enviamos con un esfuerzo
dado). Esa fuerza, casi tan grande como queramos, con que
empuja la biela del cilindro, se puede aplicar por medios distintos a toda clase de aperos. Por ejemplc, si se instalan la
bomba y el cilindro dentro del tractor, el cilindro puede co-
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municar su movimiento a unos Lrazos que suben levantando
el aperc que en este caso suele ir colocado detrás (arados de
todas clases, gradas, culti^-adoras, sembradoras incluso), aunque también se puede transmitir el movimiento al centro 0
incluso delante del tractor, donde pueden instalarse otros
aperos.
I^n ocasiones, aunqi_le la b^mba sea interior al tractor, el
cilindro está ^fuera, para accionar el apero más de cerca.
Otras veces, incluso, el aceite se llevc^ más lejos, hasta aperos remolcados, donde se coloca el cilinclre para accionarles.
Por ejemplo, la bcmba I^erguson (que tiene también un cilindro interic^r para levantar lr,s brazos del enganche en tres
puntos) suele enviar aceite, por medio de un largo tubo de
goma (goma inatacable por el aceite), a u^i "gatv hidráulico"
de levantamiento del remolque de aquella marca, que de este
modo se convierte en volquete para descargar rápidamente
mercancías "a granel".
No podemos entrar a describir bombas hidráulicas de
tractores diversos porque tienen entre s: diferencias considerables. Sólo, a título de ejemplo, diremcn unas palabras sobre dos clases de bomba.
F_n la figura 5 se representa la bcmba hiclráulica de la
Casa International Harvester, en posición de bajada de los
cilindros delanteros (ya que el aceite vuelve de ellos al depósito de la bomba). Puede verse que se trata de una bomba de
engranajes, interior al tractor, con los cilindros exteriores.
Hay cilindros delanteras para mover partes del apero próximas a las ruedas delanteras y un cilincíro trasero para mover
los cuerpos posteri^res cíel apero. ^e aprecian en la figura dos
válvulas y la palanca de mand^s. Con esta palanca en la posición A se abren las dos válvulas de paso y,• bajo el l^eso del
apero que empuja, retrocede el aceite de los tres cilincíros de
levantamiento. En la posición B de la figura, el aceite se mantiene en el cilindro posterior, cuyo apero estará subido.
La bomba del tractor Ferguson es particularmente interesante, porque no sólc sirve para dos posiciones extremas del
apero (arriba y abajo), sino para todas las intermedias. Es
decir, que puede, por ejemplo, regularse la profundidad de
labor del arado ^con la palanquita del control hiclráulico, que
se mueve con un dedo, sin necesidad de accionar a brazo
fuertes palancas. Esta bomba está alojada en el cuerpo del
tractor, así como su cilindre. En la figura 6 vemos la bomba
hidráulica i que está atravesada y movida por el eje de la
toma de f uerza a; el cilindro adonde envía el aceite es el níimero g, y el émbolo de éste hace girar sobre su base dos bra-
Fig. 6.-Levantamiento hidráulico de Ferguson: i), bomba hidráulica; 2), toma
dz fuerza; 3), palanca de mando; 4), brazo de levantamiento; 5), brazo de ^nt;anche inierior ; 6), ídem superior ; y), muelle ; 8), válvula de control acciona^ia
por horquilla ; 9), cilindro hidráulico.
zos 4 que, a través de unas barras, levantan los dos brazos
de enganche del apero 5. El apero también está enganchado
a un tercer brazo central 6, y a través de ttn eje, que atraviesa
un muelle 7, empuja más o menos una horquilla casi vertical
cuya parte inferior es 8. Esta horquilla, sacando más o menos una "válvula de control" 8 de la bomba, hace que el aceite entre o salga conforme a las reacciones que transmite el
arado. Es decir, se trata de una bomba "sensitiva", que regula automáticamente la profundidad haciendo que el arado
trabaje con un "esfuerzo constante". El número 3 señala la
palanca de "control hidráulico" con la cual el tractorista acciona también la horqtiilla 8 de que antes hablábamos y regula la profundidad a voluntad. Por otra parte, esta bomba
es muy robusta y de gran "bombeo" de aceite, ya que lo en-
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vía con cuatro pequeñas bombas de pistón ingeniosamente
dispuestas y movidas.
La bomba hidráulica no sólo facilita el levantamiento de
aperos, sino que ha permitido la construcción de muchos aperos nuevos, como la "pala mecánica", los bull-dozer, etc.
Siendo tan diferentes las bombas hidráulicas, para cuidarlas se seguirán en cada caso las instrucciones del libro de
la Casa. En general es importante emplear para ellas nu
aceite del tipo recomencíado por la Casa y ver que las diversas juntas y válvulas están en buen estado.
Enganche en tres puntos.
Aunque hemos hablado an'teriormente de "eng^anche en
la barra", hay muchos tractores (especialmente las tirmas
europeas) en que la "barra" no se emplea casi nunca pcrque
su enganche ordinario consiste en las rótulas finales de tres
brazos, donde se fijan con tres bulones los aperos. En la
figura ^ vemos un enganche de este tipo : los brazos 8 son
levantados o bajados ccn la bomba hidráulica, y como cl
apero está también sujeto a la barra i2, este apero se levanta en el aire. Esto es una facilidad grande de trabajo, no
solamente para trasladarse desde la casa hasta la parcela con
el apero levantado, sino también para levantar el arado en
los "cabeceros" y dar la vuelta rápidamente. Como ccnsecuencia de esta facilidad de levantamiento (también se consiguc con otros tipos de levantamiento), se ha generalizado
mucho el arar "en surcos rectos", modo de hacer óptima
labor.
Comc el apero "cuelga" del tractor, no necesita sus ruedas delanteras (arados) y se simplifica mucho. Además da
adherencia a las ruedas traseras del tractor, pues "cuelga"
de éstas el peso del arado, de la tierra y parte de la reacción
de ésta al esfuerzo de tracción. Por otra parte resulta imposible dar la "vuelta de campana" hacia atrás, porque la reacción de empuje en 3o que transmite la barra i2, cuando se
ara "clava" las ruedas delanteras v además el arado es una
"cola" del tractor rígidamente unida a él sobre la cual es
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casi imposible que el tractor dé la vuelta de campana hacia
atrás.
La adherencia que este tipo de enganche presta al tractor,
ha hecho posible fabricar tractores pequeños con muy poco
peso muerto y bastantes caballos.
En la 6gura 7 vemos que la barra que levanta el brazo
Fig. 7.-Enganche en tres puntos. Las rótulas finales de los dos brazos inferiores (8) y el superior (i2) sirven para colgar el apero.
clel enganche 8 tiene una manivela 59 para alargar o acortar
esa barra. Así se consigue nivelar transversalmente el arado
o apero, dandc más o menos profundidad a la reja de delante.
Para poner el arado más "piquero" o más "somero" se acorta o alarga, respectivamente, el brazo de enganche superior i2.
Toma de fuerza.
Si los caballos y mulas pudieran trabajar con su cola
mientras remolcan una máquina por el campo, hace tiempe
que, por asociación de ideas, se hubiera ideado la "toma de^
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fuerza". Pero como esos équidos no pueden hacer más trabajo que el de arrastre, tampoco se concibió para el tractor
en tnuchos años otro modo de actuar, salvo el de la polea,
que ya era empleado en todos los motores. Efectivamente,
Pig. 8.--Toma de fuerza de acción continua de los tractores John Deere 420.
la toma de fuerza, como el levantamiento hidráulico, son innovaciones relativamente recientes.
La toma de fuerza consiste en un simple eje, prolongación unas veces del eje secundaric y otras del intermediario
Fig. c.-La toma de fuerza sirve para mover multitud de máquinas como esta
perforadora para postes.
de la transmisión (es decir, siempre después del embrague,
por lo cual hay que embragar para moverla ; además suele
tener su propio embrague). Este eje termina en la parte de
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atrás del tractor en un macho mandrilado en el que se puede
adaptar una hembra prolongada por un eje telescópico, que
pertenece ya al apero.
De este modo tan sencillo, el tractor da movimiento directamente al apero que remolca. La clásica rueda motriz, pesada y mala desde el punto de vista mecánico (y económico),
puede suprimirse en guadañadoras, atadoras, etc., etc., con
economía de material y mejor aprovechamiento de la potencia del tractor. Al mismo tiempo se proyectan nuevas máquinas, adecuadas para la toma de fuerza que nunca se hubieran soñadc hace años; por ejemplo, bombas de pulverizar
insecticidas que se mueven con la toma de f uerza y aprovechan como depósito un bidón cualquiera. O la perforadora
de la figura ^^, levantada hidráulicamente y movida con la
toma de fuerza, que sirve para abrir rápidamente hoyos para
los postes de tma cerca o de telégrafos, etc.
La toma de fuerza, entre el tractcr y el apero, debe estar
siempre recubierta de su coraza protectora, pues, de lo contrario, se pueden enredar en ellas las ropas flotantes de un
tractorista (no debe ir vestido nunca de ese modo), los faldones de su gabardina que cuelgan por detrás mientras va conduciendo el tractcr, por ejemplo, y ocurrir un accidente serio.
La toma de fuerza del apero es un eje telescópico, esto
es, está hecho de dos partes, de las cuales una entra en la
otra, para poderlo alargar o acortar. Tiene en general dos
"juntas universales o cardan" para transmitir el movimiento, formando ángulo. Pere se procurará que ese ángul^ sea
muy abierto (muy obtuso), pues de lo contrario puede romperse ese eje o la junta universal.
aw4^ieww YYYIMA. - MAYOID