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Sembradoras convencionales, una visión técnica de las sembradoras a chorrillo

Sembradoras convencionales, una visión técnica de las sembradoras a chorrillo

Una vez realizada la siembra de los cultivos de verano, los agricultores deben abordar la siembra de los cultivos extensivos de invierno, para lo cual utilizarán las sembradoras convencionales a chorrillo, máquina indispensable en cualquier explotación agrícola de cultivos extensivos. En este artículo se muestra la evolución en la innovación aplicada a estas máquinas.

F. J. García Ramos. Escuela Politécnica Superior. Universidad Zaragoza-Campus Huesca.

Figura 1. Sembradoras inscritas en el Registro Oficial de Maquinaria Agrícola (2008-2017). Datos reales.

Como en otros artículos co­men­zaremos ana­lizan­do el número de má­qui­nas nuevas inscritas en el Registro Oficial de Ma­quinaria Agrícola del Ministerio de Agri­cultura, Pesca y Ali­mentación. La figura 1 muestra la in­formación correspondiente al perio­do 2008-2017 que detalla los datos de inscripciones reales para el caso de sembradoras en línea, monograno y de siembra directa. Recordamos de nuevo que, cuando nos referimos a inscrip­cio­nes de sembradoras, el número de má­quinas inscritas no coincide con el de má­quinas vendidas salvo en el caso de sem­bradoras de siembra directa. El Ministerio estima que los datos del registro corres­pon­dientes a sembradoras en línea y mo­nograno se sitúan en torno al 20% de las ventas reales.

Figura 2. Sembradoras comercializadas en el periodo 2008-2017. Datos estimados.

De este modo, la figura 2 muestra el número de máquinas reales estimado. Que­da patente el claro auge de las sem­bradoras de siembra directa en el año 2017, que representa la cifra más alta de la serie histórica para este tipo de má­quinas con 447 comercializadas de las que el 53% se vendieron en Castilla y León, seguida de Aragón con el 18%. Esta tendencia territorial en maquinaria de siembra directa se mantiene en el res­to de las tipologías de sembradoras, así, considerando el total de sembradoras ins­critas en 2017, Castilla y León, seguida de Aragón fueron las dos comunidades autó­no­mas con un mayor número de má­qui­nas registradas. En tercer lugar se situó Castilla-La Mancha.

Como ya fue señalado en el artículo pu­blicado en 2017 sobre este tipo de máquinas, las marcas más vendidas durante los últimos años han sido, para el caso de sembradoras a chorrillo clásicas: Aguirre, Gil, Solá y Gaspardo, y para en sembradoras de siembra directa: Solá, John Deere, Gil, Amazone y Kuhn.

 

La clave de una buena siembra

Foto 1. Sembradora a chorrillo neumática John Deere plegable, con sistema de apertura de surco por disco y cuerpos de siembra con adaptación independiente al contorno del terreno.

Las sembradoras a chorrillo comprenden máquinas con separaciones en­tre líneas de siembra de entre 12 y 16 cm, con anchuras de trabajo muy amplias, en­tre 3 y 8 m (que equivalen a entre 25 y 52 líneas de siembra) y con capacidades de tolva a partir de 3.000 l, existiendo actualmente grandes tolvas rodantes que se pue­den acoplar adicionalmente a las sem­bradoras obteniendo equipos con una elevada capacidad de trabajo.

Técnicamente, la sembradora debe depositar la semilla a la profundidad deseada, garantizando un buen contacto con el te­rreno que la rodea, y lo debe hacer aportando un número similar de semillas por unidad de longitud en los diferentes cuerpos de siembra.

La tecnología, por lo tan­to, busca estos objetivos. Por un lado, disponer de sistemas de apertura y cierre de surco eficaces, que se adapten a las ca­racterísticas del terreno y que mantengan constante la profundidad de siembra. En segundo lugar se requieren sistemas de dosificación y distribución de la semilla que garanticen que, a cada cuerpo de siembra, independientemente de su posición, le llegan en todo momento el mismo nú­mero de semillas y con una velocidad de aire similar para garantizar que el movimiento de las mismas y su “choque” so­bre el surco de siembra se realiza en condiciones controladas. Analizaremos con más detalle estos dos aspectos.

 

Sistemas de apertura de surco y deposición de semilla

Foto 2. Sembradora a chorrillo neumática Kuhn Megant 600 con sistema de apertura de surco por reja.

El lector está familiarizado con la tradicional clasificación entre sistemas de apertura de surco mediante disco (foto 1) o mediante reja (foto 2). Las ventajas de cada sistema son conocidas y el éxito de su utilización depende en gran medida de la buena adaptación a cada tipología de parcela (textura del suelo, humedad, ca­racterísticas del rastrojo del cultivo anterior, etc.).

Sea cual sea el sistema elegido, un as­pecto clave es que la sembradora disponga de un diseño adecuado, con cuerpos de siembra independientes (foto 1), que se puedan adaptar de forma individual al contorno del terreno para garantizar así la misma profundidad de siembra en toda la anchura de trabajo de la máquina.

Foto 3. Sistema de apertura de surco con doble reja, para aplicar semilla y fertilizante. Documentación Väderstad.

Actualmente, muchos agricultores están apostando por incorporar fertilizante en la línea de siembra para lo que requieren sembradoras polivalentes capaces de depositar simultáneamente la semilla y el fertilizante, lo que requiere tolvas diferenciadas.

 

Para satisfacer estas necesidades algunos fabricantes diseñan cuerpos de siembra dobles, como por ejemplo el desarrollado por Väderstad (foto 3) que dispone de una reja delantera a la que va ligado el tubo de caída de fertilizante y una reja trasera que aloja el tubo de caída de semilla. Ambas rejas se encuentran desfasadas y no trabajan por lo tanto en la misma línea. De este modo, tras el trabajo de la máquina, si se hiciese una sección transversal del terreno nos en­contraríamos con el fertilizante depositado en un plano inferior a la semilla y con un ligero desfase, como muestra la figura 3.

Figura 3. Posición de la semilla y del fertilizante obtenida con un cuerpo de siembra con doble reja. Documentación Väderstad.

Otros fabricantes optan por un único sistema de apertura del surco y va­rios tu­bos de semilla y fertilizante colocados a diferentes alturas. Como ejemplo, la figura 4 muestra una reja de apertura de sur­co que puede incorporar tres conductos para aportar varios tipos de semilla y fertilizante.

Este sistema es capaz de colocar un producto en una zona más profunda (tubo de caída delantero) y otros dos productos por encima del anterior (a unos 6 cm), co­locados en paralelo. De esta forma, por ejemplo, se puede colocar en la parte in­ferior un fertilizante nitrogenado y en la parte superior, la semilla y un fertilizante basado en fósforo, con menor movilidad, obteniendo así distribuciones como las de la figura 5.

 

Sistema de dosificación y distribución

La utilización de sistemas neumáticos para distribuir la semilla a los diferentes cuerpos de siembra se ha generalizado durante los últimos años, ya que las an­churas de siembra superan en muchos casos los 3-4 m, y por lo tanto es complicado utilizar sistemas de distribución me­cánicos.

Figura 4. Reja de apertura de surco con tres tubos para insumos, con una salida delantera a mayor profundidad y dos salidas en paralelo por encima de la primera. Documentación Clean Seed Capital.

Figura 5. Posición de semilla y fertilizante con reja de apertura de surco con tres conductos (figura 4). Documentación Clean Seed Capital.

En este sentido, los fabricantes han trabajado para homogeneizar al máximo el cau­dal de aire que llega a los diferentes cuerpos de siembra, de modo que las ve­locidades del mismo sean lo más similares posible, ya que una falta de homogeneidad produce una irregular distribución de semillas. Para ello, en fábrica, se mo­deliza el flujo de aire utilizando dinámica de fluidos computacional (CFD) con el ob­jetivo de realizar diseños que minimicen los efectos de las diferencias de longitud de los conductos, la presencia de co­dos y la geometría de las setas de distribución. La figura 6 muestra como ejemplo la vista superior del mapa de veloci­da­des obtenido mediante simulación CFD en la seta de distribución de una sembradora neumática.

Este trabajo previo de ingeniería realizado en fábrica debe ser validado con resultados en campo, mediante medidas empíricas. Así, según nuestra experiencia, en base a los ensayos realizados por el La­bo­ratorio de Maquinaria Agrícola, las ve­locidades de aire reales en la salida de los tubos de siembra se sitúan habitual­men­te en valores entre 7 y 12 m/s, con coeficientes de variación en torno al 7-8%, valores con los que se obtienen dis­tribuciones homogéneas de semillas a profundidades de trabajo adecuadas, como muestran las fotos 4 y 5, correspondientes a un ensayo de siembra realizado con una sembradora Gaspardo Pri­ma­vera 600 de 6 m de anchura de trabajo, con un total de 40 cuerpos de siembra.

Figura 6. Modelización CFD de la velocidad de aire en la seta de distribución de una sembradora neumática. Fuente: Bayati and Johnston, 2017.

En dicho ensayo se consiguió una velocidad media del aire en la salida de los tu­bos de 7,1 m/s, con un coeficiente de va­ria­ción de la velocidad de aire de 7,94%. En estas condiciones, se pesó la cantidad de semilla depositada por cada cuerpo de siembra con la máquina regulada para una dosis de 200 kg/ha y se obtuvo un coeficiente de variación del 5,72%.

La dosificación se realiza normalmente de forma centralizada mediante dosificadores de gran tamaño ubicados bajo la tol­va central, controlados mediante motores eléctricos ya en muchas máquinas. Estos sistemas, ligados a la tecnología para la medida de la velocidad de avance de la máquina (GPS, radar o cuentavueltas) permiten aplicar cantidades de semilla proporcionales a la velocidad de avance, manteniendo así constante la dosis de siembra prefijada (kg/ha).

Foto 4. Separación de semillas dentro del surco obtenida en ensayo con sembradora Gaspardo Primavera 600.

Para controlar que la dosificación de la se­milla se realiza correctamente se utilizan sensores que chequean la cantidad de semilla aportada a los tubos de siembra. Por ejemplo, se pueden utilizar sen­sores ópticos en la salida de la semilla que cuentan el número de semillas por unidad de tiempo de modo que el sistema, en base al número de semillas medidas por el sensor y a la velocidad de avance de la máquina en parcela, regula mediante un motor eléctrico en el dosificador la cantidad de semilla a introducir en los tubos de siembra.

Si utilizamos dosificadores individuales para cada cuerpo de siembra, o para un grupo de cuerpos de siembra, podemos disponer de una máquina capaz de realizar agricultura de precisión, con la opción de aplicar dosis diferenciadas de producto en diferentes zonas de la parcela.

Foto 5. Profundidad de semilla dentro del surco obtenida en ensayo con sembradora Gaspardo Primavera 600.

Un ejemplo es el sistema Fenix III, de Väderstad (foto 6), basado en la utilización de células de carga y varios motores eléctricos que controlan individualmente varios cuerpos de siembra mediante do­si­fi­cadores diferenciados, para así poder conseguir dosis de siembra variables, asociadas a cada motor-dosificador. Ade­más, el sistema se comunica mediante una red wifi con una tablet ubicada en la cabina del tractor evitando así la utilización de conexiones tradicionales.

Algo más habitual es el control individual del aporte de semilla a los cuerpos de siembra ligado al posicionamiento GPS, coloquialmente conocido como “corte de tramos”, muy útil en parcelas irregulares y cabeceros de finca para evitar solapes durante la siembra. Un ejemplo comercial es el sistema GPS-Switch de Amazone.

Otras alternativas para el conteo de semillas se basan en la utilización de sensores acústicos intercalados en los diferentes conductos que alimentan a los cuerpos de siembra.

 

¿Qué tecnología incorporarán las sembradoras en un futuro cercano?

Foto 6. Sistema Fenix III, de control de la dosificación de semilla con distribuidores accionados por motores eléctricos. Documentación Väderstad.

La implementación de sistemas de comunicación ligados a la información aportada por sensores a bordo de la sembradora y la utilización de motores y válvulas eléctricas está posibilitando el control total de la siembra, permitiendo la realización de agricultura de precisión y entrando de lleno en el mundo de la agricultura 4.0, con la digitalización total del trabajo en parcela.

Así, poco a poco, será habitual ver en nuestras explotaciones equipos con un alto grado de tecnología. Como ejemplo, animo al lector a que visite la web http://www.cx6smartseeder.com/home donde podrá analizar la sembradora inteligente CX-6 (foto 7), desarrollada por el grupo canadiense Clean Seed Capital, que incorpora prácticamente todas las tecnologías que se han comentado en este artículo.

Como ejemplo, este equipo, de 18,67 m de anchura, pensado para grandes su­perficies y capacidades de trabajo, dispone de seis dosificadores diferenciados para cada cuerpo de siembra lo que permite gestionar hasta seis insumos diferentes y dispone de cuerpos de siembra con triple tubo, pudiendo depositar en el terreno tres productos a la vez. Todo el control de la máquina se realiza por una red in­a­lámbrica utilizando una tablet que se co­necta con los dosificadores individuales, pudiendo incorporar mapas de prescripción de siembra.

Foto 7. Sembradora CX6-Smart Seeder. Documentación Clean Sead Capital.

Adicionalmente, la tolva de la máquina puede ser recargada con semilla sin parar de trabajar mediante el acople de una tolva nodriza en su parte posterior, copiando así el sistema de car­ga en vuelo de combustible de los aviones.

Gran parte de los fabricantes de sembradoras ya disponen de tecnología para po­der trabajar con alta precisión en parcela y registrando todos los datos aportados por los diferentes sensores que incorpora la máquina (posicionamiento, velocidad, conteo de semillas, etc.). El salto a implementar esta tecnología en nuestras explotaciones es una decisión que deben to­mar los agricultores y gestores de las mis­mas, basada, como es lógico, en una rentabilidad económica demostrable.

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