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Características de los neumáticos para aplicaciones agrícolas

Características de los neumáticos para aplicaciones agrícolas

Los neumáticos tienen gran importancia en el desarrollo de las labores agrícolas, ya que, al ser el elemento de contacto con el suelo determinan el comportamiento del tractor o máquina en cuanto a tracción, rodadura, resbalamiento y compactación, lo que está relacionado con la productividad, el ahorro de combustible y la conservación del suelo.

G.L. Blanco Roldán, J. Gil Ribes. G.I. AGR 126 “Mecanización y Tecnología Rural”. Dpto. de Ingeniería Rural. ETSI. Agrónomos y de Montes. Universidad de Córdoba.
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Neumático radial estrecho.

En la actualidad, la diversificación e intensificación de las actividades agrícolas ha llevado a desarrollar máquinas más especializadas, tanto arrastradas como autopropulsadas, que requieren neumáticos adaptados a sus funciones, por lo que los fabricantes han desarrollado nuevos productos más tecnificados, valorizando los aspectos señalados de protección del medio, eficiencia energética y ergonomía. Paralelamente, se hace necesaria la formación e información, dirigida a agricultores y técnicos, que permita el uso correcto del neumático y el aprovechamiento máximo de sus prestaciones.

 

Tipos de neumáticos

En maquinaria y equipos agroforestales se diferencian los siguientes tipos:
– Agrícolas.
– Todo terreno (OTR).
– Industriales.
– Forestales.

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Neumático para ruedas arrastradas.

Los destinados para aplicaciones agrícolas se pueden clasificar combinando tres aspectos:
1) Máquina: tractor, cosechadora, máquinas autopropulsadas, remolques, máquinas agrícolas y motocultores.
2) Tipo de rueda: motriz y arrastrada.
3) Estructura del neumático: radial y diagonal o convencional.

En tractores y cosechadoras, las ruedas motrices se fabrican en los tipos de carcasa convencional y radial, aunque estos últimos son la mayoría.

Para ruedas motrices, en función de las aplicaciones, hay varios tipos de modelos: estándar, estrechos (cultivos en hileras y máquinas autopropulsadas de aplicación de fitosanitarios), anchos (mejoran la tracción y reducen la compactación) y de gran volumen (ofrecen el máximo de flotación y tracción).

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Neumáticos para aplicaciones agroindustriales en vehículos para recolección en olivar.

En ruedas arrastradas, los hay con estructura convencional y radial, para uso en ruedas delanteras de tractores, remolques y máquinas agrícolas, y para máquinas de mantenimiento de praderas en parques y campos de golf.

Los neumáticos OTR (off-the-road) se emplean en máquinas de movimiento de tierras, como cargadoras, motoniveladoras, compactadores, etc. Aunque también existe la denominación de neumáticos industriales para referirse a las aplicaciones agrícolas, cuando se consideran tractores agroindustriales, como cargadoras, minicargadoras, manipuladoras telescópicas, y otros vehículos, como vibradores autopropulsados para recolección de frutales.

cuadro I

Cuadro I. Aplicaciones y tipos de neumáticos comerciales.

Para tractores que trabajan en terrenos con dificultades de tránsito (por ejemplo, piedras con aristas cortantes) la tendencia es a emplear neumáticos denominados agroforestales, por ser de tipo forestal (carcasa convencional reforzada en la cima, cubierta reforzada en los flancos y con resaltes más altos y anchos) pero adaptados a las dimensiones de los tractores agrícolas.

El cuadro I resume las aplicaciones comerciales más frecuentes de los distintos tipos de neumáticos.

 

Características

La rueda neumática está constituida por una parte metálica (llanta y disco) y por el neumático (cámara y cubierta). La llanta puede tener forma de hueco simple (designada como W en los catálogos comerciales) o de hueco doble (designada como DW). La cubierta es la parte exterior del neumático constituida por la carcasa, talones, flancos y banda de rodadura.
A continuación se relacionan las principales características de los neumáticos agrícolas.

Estructura de la cubierta

Es el elemento fundamental que permite la diferenciación de los neumáticos. En función de la disposición de las lonas de la carcasa se distinguen:

– Neumáticos convencionales o diagonales. Los hilos que componen las lonas se suelen disponer entre 300 y 400 respecto al plano medio del neumático. Cada par de lonas está colocado en sentido opuesto, formando un patrón entrecruzado. Cuanto mayor sea el número, mayor será la resistencia de la cubierta, lo que se indica mediante el parámetro Ply Rating (PR) o número de lonas. Suele tomar valores de 6, 8, 10 y 12 para tractores de potencia media de uso en carretera y campo.

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Tractor con neumático agroforestal.

– Neumáticos radiales. Los hilos forman un ángulo de 900 respecto al plano medio del neumático. Para reforzar la banda de rodadura, debajo de ésta y encima de las lonas, se sitúan varias capas con hilos formando ángulos que suelen estar entre 150 y 250, denominadas lonas de cima, que también confieren estabilidad. En este caso, la resistencia de la cubierta se indica con el Índice de Carga.

Debido a la rigidez de la banda de rodadura, los flancos trabajan de forma independiente, lo que reduce las fricciones con el suelo y las deformaciones de la superficie de contacto. Por tanto, consiguen mejor adherencia, menos compactación, desgaste uniforme de la banda de rodadura, menor consumo de combustible y mayor confort (por la flexibilidad de los flancos).

Dimensiones

En la figura 1 se muestran las dimensiones del neumático y de la llanta que aparecen como referencia en los catálogos comerciales junto con otras cararterísticas constructivas.
Las dimensiones fundamentales son la anchura nominal o anchura de la sección del neumático inflado y el diámetro de la llanta, medido entre asientos de la cubierta. La relación entre la altura de la sección y la anchura nominal se denomina perfil. Los llamados neumáticos anchos tienen una relación de 0,65 y los de volumen o flotación pueden llegar a 0,5. Otras dimensiones son:

figura 5

Figura 1. Dimensiones del neumático y de la llanta.

• Radio índice. Valor normalizado que se emplea para el cálculo de las velocidades teóricas de avance.

• Circunferencia de rodadura. Corresponde a la longitud recorrida por el neumático en una vuelta completa, considerando presión de inflado, carga y velocidades de referencia. Valor en mm medido según ISO11795.

• Índice de la Circunferencia de Rodadura (RCI). Valor correspondiente a una circunferencia de rodadura dada, que se obtiene con una serie matemática, partiendo del valor RCI=0 para 500 mm de circunferencia. Permite comprobar la compatibilidad entre neumáticos delanteros y traseros, para mantener el adelanto del tractor (concepto cinemático) dentro de los límites establecidos. Para que el tractor trabaje correctamente cuando se cambian los neumáticos, hay que mantener la diferencia de RCI. Por ejemplo, si los neumáticos delanteros tienen un RCI = 41 y los traseros un RCI = 46, los nuevos neumáticos deben mantener una diferencia de 5 puntos (42 y 47). Este índice no viene incluido en el marcado, pudiendo consultarse en algunos catálogos comerciales o directamente a través del fabricante (Márquez, 2006).

• Deflexión. Deformación que experimenta el neumático durante el trabajo. Es la diferencia entre el radio normal y el radio bajo carga o radio efectivo, que corresponde a la distancia entre la superficie del terreno y el centro del eje de la rueda en condiciones nominales de carga e inflado del neumático. Conviene calcularlo en campo contando el número de vueltas necesarias para recorrer una distancia conocida.

• Superficie de contacto. Puede tener forma elíptica (neumático radial) o rectangular (neumático convencional).

Capacidad de carga y código de velocidad
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Banda de rodadura R1W.

Es el peso que puede soportar el neumático para unas condiciones de velocidad de desplazamiento y presión de inflado. Viene establecida a través del Índice de Carga, que representa la carga máxima (kg) que puede soportar el neumático, para la presión de referencia (1,6 bar para tractores agrícolas) y una velocidad máxima de circulación (generalmente, 40 y 50 km/h, en neumáticos radiales agrícolas para ruedas motrices).
El código de velocidad es la velocidad máxima a la que puede circular el neumático con la carga máxima correspondiente al Índice de Carga.

Tracción

Concepto físico que en las ruedas motrices designa la fuerza tangencial que puede transmitir el neumático, generada en la interacción suelo-neumático, como reacción a la fuerza periférica (cociente entre el par motor en el eje de la rueda y el radio bajo carga). Por tanto, depende de las características del suelo (tipo y estado, fundamentalmente de humedad) y del neumático (dimensiones, carga, dibujo de la banda de rodadura y presión de inflado).

Presión de inflado y distribución de presiones

En el cuadro II se muestra la capacidad de carga del neumático en función de la presión de inflado.

Algunos fabricantes incorporan la posibilidad de modificarla en marcha, utilizando un compresor conectado a la válvula de inflado. También hay ya aplicaciones que informan en tiempo real de la presión, incorporando sensores en la válvula de inflado que se comunican de forma inalámbrica con el monitor del tractor.

cuadro II

Cuadro II. Datos técnicos de un catálogo comercial.

Entre las características del neumático, la anchura y las presiones de inflado son las que mayor influencia tienen en la eficiencia de la tracción y en la compactación producida en la superficie del suelo. De ellas dependen la superficie de contacto y la distribución de presiones en el suelo.

En este sentido, los neumáticos anchos o de baja presión (flotación) tienen cualidades favorables, ya que producen en el suelo un apoyo más amplio al de un neumático estándar. Su presión de inflado debe ser siempre inferior a 1 bar para que trabajen de forma adecuada.

Banda de rodadura

Viene caracterizada por los resaltes que permiten que la rueda se clave al suelo para aumentar la tracción. En ruedas motrices, se diferencian cinco tipos de resaltes, denominados como: R1 (uso general), R1W (altura mayor del resalte, favorece circulación en pavimento) (foto 6), R2 (altura de resalte dos veces mayor que R1, uso en suelos encharcados, por ejemplo, en arroz), R3 (uso en maquinaria de especios verdes) y R4 (uso en maquinaria industrial) (cuadro I). Para ruedas directrices, la banda está formada por resaltes longitudinales, pudiendo ser de uno sólo (F1) o de múltiples (F2 y F3).

En el cuadro II se muestran los datos técnicos facilitados por el fabricante en un catálogo comercial.

Marcado
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Marcado de un neumático (dimensiones 380/85 R 24).

La importancia de la información sobre las pautas para el funcionamiemto correcto del neumático viene reflejada en el marcado, en el cual se relacionan sus características principales indicándolas abreviadamente sobre el flanco y, complementariamente, en la banda de rodadura.

En el cuadro III se describen las indicaciones que deben figurar según los criterios establecidos por la ETRTO (European Tyre and Rim Technical Organization).

Con la entrada en vigor del Reglamento (CE) 1222/2009 se establece como obligatorio el etiquetado de los neumáticos, para clasificarlos en cuanto a eficiencia energética en términos de consumo de carburante, adhrerencia en superficie mojada y emisión de ruido de rodadura exterior. Aunque su aplicación es para para automóviles, camiones ligeros y camiones pesados, este hecho indica, como se subraya en la introducción, la tendencia a lo que, en este caso particular, se denomina, movilidad sostenible. Relacionándolo con el ámbito agroforestal, es de plena aplicación para los gestores de flotas y empresas de transporte de productos de las industrias agrarias y forestales.

cuadro III

Cuadro III. Marcado de un neumático agrícola.

 

Condiciones de trabajo en campo

El Grupo de Investigación AGR126 Mecanización y Tecnología Rural de la Universidad de Córdoba, ha realizado varios estudios sobre el comportamiento, en condiciones reales de trabajo en campo, de neumáticos convencionales y de baja presión o alta flotación, dentro de proyectos autonómicos y del del Plan Nacional de I+D (Agüera y Gil, 2004; Gil et al., 2005; Blanco-Roldán y Álvarez, 2008; Gil et al., 2010; Blanco-Roldán et al., 2011). A continuación, se exponen algunos datos significativos extraídos de dichos estudios.

 

Compactación producida por pases múltiples
figura 2

Figura 2. incremento de la compactación de cada pase respecto de la total producida (NC: neumáticos convencionales; AF: alta flotación).

Se realizó un ensayo de campo consistente en efectuar pases sucesivos del tractor sobre la misma huella, midiendo la resistencia a la penetración a través del Índice de Cono (IC). Los resultados más relevantes se muestran en la figura 2.

La mayor compactación se da en los dos primeros pases, significando más de un 60% del incremento total de compactación, de ahí que se aconseje el uso de tráfico controlado concentrando las pisadas, reiteradamente, sobre las mismas huellas. Se destaca que los neumáticos convencionales alcanzan el nivel máximo de incremento de compactación con menor número de pases que los de baja presión.

Compactación producida por secuencias de tránsito de maquinaria
figura 3

Figura 3. Valores de IC producidos por el paso del conjunto del tractor-máquina.

Se estudió la secuencia de tránsito típica del olivar mecanizado (vibrador de troncos, remolque de aceituna, atomizador y barra de tratamientos), realizando pases sucesivos con cada máquina y midiendo la resistencia a la penetración a través del Índice de Cono (IC). Los resultados más relevantes se muestran en la figura 3.

Se observa cómo los valores de IC producidos tras el paso del tractor con los neumáticos convencionales son mayores que con los de alta flotación. Los datos obtenidos también reflejaron que el uso de cubiertas vegetales y neumáticos de baja presión producen unos aumentos de compactación menores.

Resbalamiento en función del nivel de tiro
figura 4

Figura 4. Resbalamiento en función del tiro (condiciones de suelo inalterado) (NC: neumáticos convencionales, AF: alta flotación)

Se estudió el resbalamiento que se produce con cada tipo de neumático para diferentes estados del suelo y niveles de tiro. Éstos se establecieron empleando un sistema en tándem compuesto por dos tractores, uno actuando de tractor (equipado con los neumáticos ensayados) y el otro de remolque.

Las medidas se realizaron con un equipo de adquisición de datos embarcado en el tractor con sensores de posición (AgGPS), velocidad de avance (rádar), velocidad de giro del motor, fuerza de tiro producida por el tractor remolcado (célula de carga) y consumo de combustible. Los resultados más relevantes se muestran en la figura 4.

Se observa que el resbalamiento con neumáticos convencionales es siempre mayor que el producido con neumáticos de alta flotación, pudiendo llegar a triplicarlo en condiciones de suelo labrado.

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