evaluacion de la resistencia de los materiales empleados en el

EVALUACION DE LA RESISTENCIA DE LOS MATERIALES EMPLEADOS EN EL
RECUBRIMIENTO DE LOS ORGANOS DE TRABAJO DE LOS IMPLEMENTOS
AGRICOLAS
EVALUATION OF THE RESISTANCE OF MATERIALS EMPLOYEES IN THE
RECUBRIMIENTO OF ORGANS OF WORK IN AGRICULTURAL IMPLEMENTOS
Msc. Hella Eskenazi F. ¹, Ing. Alberto Puig L. ¹, Esp. Antonio Arteaga. ¹,
Esp. Ovidio Fernández. ¹, Tec. Hector Colombié. ¹
Resumen
Este trabajo abarca lo relacionado con el alargamiento de la vida útil de los órganos de trabajo
de los implementos agrícolas que se emplean en los diferentes cultivos, principalmente en el
cultivo del tabaco. Se estudiaron diferentes variantes de materiales de aporte con vistas a
lograr una elevada durabilidad de los órganos de trabajo, debido al desgaste que presentan por
la interacción del par formado entre estos y el suelo. Estos suelos poseen una abrasividad
severa, lo que provoca un desgate acelerado en los implementos, sacándolos de la explotación
en un plazo muy breve de tiempo, implicando gastos excesivos de recursos materiales y
humanos. Se realizaron pruebas en condiciones de explotación controlada con el objetivo de
estudiar las diferentes variantes de material de aporte y determinar aquellas que presentan los
mejores indicadores de durabilidad. Se obtuvieron los valores de intensidad de desgaste con
recubrimiento con electrodos UTP-713, alambres tubulares OA-3952 y OA-4625 aplicados en
implementos con tracción mecanizada y tracción animal en suelos arenosos. El alambre
tubular OA-3952 es el que reportó la mejor relación costo-intenesidad de desgaste.
Abstract
This article is abaut the lengthening of the useful life of the organs of work of the agricultural
implementos that they are used in the different cultivations, principaly in the cultivation of the
tobacco. Different variants of welding materials were studied with a view to achieving a high
durability of the work organs, due to the waste that they present for the couple's interaction
formed between these and the soil. These soils possess a severe abrasivity, what causes a
hurried waste in the implementos, taking them out of the exploitation in a very brief term of
time, implying excessive expenses of material and human resources. They were carried out
tests under conditions of exploitation controlled with the objective of to study the different
variants of welding material and to determine the best indicators of durability. The values of
waste intensity were obtained by covering with electrodes UTP-713, tubular wires OA-3952
and OA-4625 applied in implementos with motive power and animal traction in sandy soils.
The tubular wire OA-3952 is the one that reported the best relationship cost-intenesity of
waste.
¹ Instituto de Investigaciones de Mecanización Agropecuaria. Carretera Fontanar-Wajay K2½.
Boyeros. Ciudad Habana. Cuba. Email [email protected]
INTRODUCCIÓN
Dada la elevada abrasividad de algunos tipos de suelos y especialmente los que abundan en
las provincias de Pinar del Río ( ferralítico cuarsítico amarillento lixiviano), que por su
composición son francamente arenosos, provocan un desgaste acelerado en los órganos de
trabajo de los implementos agrícolas empleados en la preparación de suelos en el cultivo del
tabaco entre otros.
Actualmente, en la fabricación de los mencionados órganos de trabajo se emplean aceros al
carbono aleados con silicio, manganeso o cromo molibdeno, aplicándoseles un tratamiento
térmico posterior, siendo el mas usualmente empleado el temple volumétrico y revenido.
Con dicha tecnología, si bien es acertada para este tipo de elemento, no cumple
satisfactoriamente con las exigencias que demanda este tipo de suelo, dado a las condiciones
de fricción y desgaste, que se generan en el trabajo, provocando elevadas intensidades de
desgaste, reduciéndose la vida útil a valores insospechados, y por tanto siendo necesario
grandes volúmenes de órganos de trabajo para el cumplimiento del plan de alistamiento de los
suelos.
Aunque se hagan estudios se nuevos materiales y regímenes térmicos, sobre la base del
proceso tecnológico que se emplea, los resultados posibles a obtener no estarían en
correspondencia con la tendencia mundial, en la que se utilizan recargues duros en la zona del
filo además de emplearse en la fabricación de estos órganos, aceros con bajo contenido de
carbono y aleados.
Por tal motivo el Instituto de Investigaciones de Mecanización Agropecuaria, ha realizado el
estudio y la comprobación en condiciones de producción de los materiales de aporte
(electrodos) más accesibles en el mercado cubano siendo este el objetivo de este trabajo.
MATERIALES Y METODOS
Los materiales que se utilizaron en la investigación fueron los siguientes:
Implementos: Arado de vertedera para tractor
Arado de vertedera para tracción animal
Materiales de aporte objeto de estudio:
Alambre tubular OA 4625 de la E+C
Alambre tubular OA 3952 de la E+C
Electrodo revestido UTP 713
Electrodo revestido UTP 60
Electrodo revestido CARBUR
Electrodo revestido D 800 (cubano)
Electrodo revestido D700 (cubano)
Electrodo revestido D600 (cubano)
Se utilizó la teoría de Schadrischev (4) y la Teoría de la Fialbilidad (2).
DESARROLLO DEL TRABAJO
Para determinar la mejor variante tanto técnico como económica de aporte por soldadura, se
rellenaron órganos de trabajo con cada uno de los insumos que son posibles de obtener en el
mercado nacional y los que se ajustan a estas condiciones de trabajo.
Se recargaron aquellas superficies que se encuentran sometidas a un desgaste severo,
superficies que fueron determinadas después de analizar su vida límite.
En el proceso de rellenado de las superficies de los órganos de trabajo, se controlaron con una
elevada precisión los siguientes indicadores: masa después de rellenado y área de la superficie
rellenada.
En el proceso de evaluación en condiciones de explotación controlada se cuantificó el área que
laboró cada órgano de trabajo, determinándose así la producción acumulada para cada una.
Esto se muestra en la siguiente tabla:
Material
aporte
OA 4625
OA3952
UTP 713
de Masa después de Area de
rellenado (g)
superficie
rellenada
5845
2272.5
5925
2274
5530
2035
la Masa después de Producción
desgastado (g)
acumulada (ha)
5540
5915
3060
9.83
0.7
23.44
Con los indicadores obtenidos tanto en el proceso de rellenado de estos elementos y los
obtenidos en las pruebas de campo por cada una de las variantes, así como la determinación de
la masa de estas de acuerdo a volúmenes de trabajo realizado, es posible establecer que
variante es la mas factible desde es punto de vista técnico, siendo la intensidad del desgaste el
parámetro que lo caracteriza.
Al relacionar la intensidad del desgaste, por variante, con el costo de producción de cada una,
se obtendrá aquella que técnica y económicamente satisface estos requisitos.
EVALUACION EN CONDICONES DE EXPLOTACION CONTROLADA
La evaluación en condiciones de explotación controlada de los referidos órganos de trabajo se
efectuó en la Empresa Tabacalera “Consolación del Sur”, ya que aquí se encuentran los suelos
arenosos, siendo los más indicados para este tipo de investigación.
De las nueve variantes en estudio tan solo tres se pudieron evaluar (con tres repeticiones), pero
no hasta el desgaste.
Es de considerar que en la última campaña el factor climático influyó adversamente debido a
las intensas lluvias que no permitieron la conclusión de las pruebas, tanto por el corrimiento
de la programación de preparación de suelos, como por el alto grado de enyerbamiento que no
permitió el uso de arado de vertedera.
ANALISIS DE LOS RESULTADOS
En la tabla que se brinda a continuación aparece reflejado los valores de intensidad de
desgaste obtenidos en la evaluación en condiciones de explotación controlada, así como el
costo de los insumos.
Tipo de material de aporte Intensidad
del
desgaste Costo del insumo (USD/kg)
(g/cm²ha)
OA 4625
0.0136
6.50
OA 3952
0.0063
9.60
UTP 713
0.0052
21.37
Las labores de intensidad de desgaste se refiere a la reja que está montada en el primer cuerpo
del arado, por ser el que acusa un mayor desgaste, ya que se enfrenta con el suelo sin
promover.
Como se aprecia, el material de aporte que mejor se comporta en las condiciones de fricción y
desgaste es el UTP 713, con una intensidad del desgaste de 0.0052 g/cm²ha que es la mas baja.
A continuación es el OA 3952 con 0.0063 y por último el OA 4625 con 0.0136
Si se relaciona el costo con la intensidad del desgaste de cada uno de los materiales
analizados, se aprecia lo siguiente:
Material de aporte
OA 4625
OA3952
UTP 713
Costo del insumo (USD/kg)
6.50
9.60
21.37
Costo por intensidad
0.0884
0.060
0.111
Puede observarse que la relación costo intensidad en el alambre tubular OA 3952 es 1.47
veces menor que el OA 4625 y 1.85 veces menor que el UTP 713.
A pesar que el alambre tubular OA 3952 es 1.47 veces menor que el OA 4625 y 1.85 veces
menor que el UTP 713.
A pesar que el alambre tubular OA 3952 arrojó un valor intermedio de intensidad de desgaste
dentro de los materiales estudiados, es el recomendado porque satisface los requerimientos
desde el punto de vista técnico y económico. Esto se traduce en que por cada reja que se
desgaste con el uso del electrodo UTP 713, se desgastarán aproximadamente 1.21 rejas del
alambre tubular OA 3952. Pero como la relación de precios es 2.23 veces mas barato el de la
E+C que el de la UTP, se afirma que es mas conveniente el empleo del alambre tubular OA
3952 de la E+C ya que aventaja en la relación costo durabilidad en 1.85 veces al electrodo de
la UTP.
Con todos estos elementos, se puede afirmar que utilizando el alambre tubular OA 3952, en
lugar del electrodo UTP 713. Se incurre en un ahorro de 0.36 USD/órgano de trabajo.
CONCLUSIONES
-
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Se obtuvo los valores de intensidad de desgaste de los aportes con electrodos UTP 713
(0.0052); alambre tubular OA 3952 (0.0063) y alambre tubular OA 4625 (0.0136)
aplicados en rejas y vertederas con tracción mecanizada en los suelos arenosos.
El alambre tubular OA 3952, dentro de los materiales estudio, es el que reporta la
mejor relación costo intensidad de desgaste. Siendo esta de 0.060. Por tal motivo se
considera el material mas indicado, por el momento, para obtener el órgano de trabajo
deseado.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
1. López planas, R. Diseño estadístico de experimentos. Editorial Científico Técnica. La
Habana, 1998.
2. La Ingeniería Agraria en el desarrollo. Directrices para reconstruir piezas y conjuntos
de repuestos. Boletín de Servicios Agrícolas de la FAO. Roma, 1991.
3. Martínez, Francisco. Fundamentos teóricos del desgaste abrasivo. Revista
Construcción de maquinaria. Vol. 3 No. 2, 1983.
4. Metodología de investigación para el alargamiento de la vida útil de los órganos de
trabajo de implementos agrícolas. IIMA. La Habana, 1997.
5. Mielnikof V, R. Alioskin y P. Roschin. Diseño experimental en las investigaciones de
los procesos agrícolas. Kolos, Moscú, 1978.
6. Proyecto de investigación “Alargamiento de la vida útil de los órganos de trabajo de
implementos agrícolas”. IIMA, La habana, 2001.
7. Schadrischev, V. A. Fundamentos de la selección del método de restauración de piezas
con recubrimientos metálicos. M. L. Machguis. Moscú, 1962.
8. Selivanov, A. I. Fundamentos teóricos de la reparación y la fiabilidad de la técnica
agrícola. Kolos, Moscú, 1978.
9. Normas Cubanas. NC-57-25:83; NC-16-17:81; NC-16-18:81; NC-34-47:87; NC-3437:85; NC-34-51:87; NC-92-13:87 y otras.
10. Normas ISO. 9150; 9004; 8402.