CIFEMA (Centro de Investigación y Formación en Maquinaria Agrícola)

El empleo de la tracción animal en la agricultura del país, ocupa un lugar de singular importancia debido al amplio uso de la misma en los trabajos agrícolas. Este amplio uso, está determinado por las condiciones del medio, las cuales son concomitantes con las bondades que ofrece la tracción animal.

La introducción de maquinaria agrícola al país, no debe obedecer a intereses políticos o con fines de lucro. Por el contrario, el criterio que debe prevalecer debe ser basado en la realidad, haciendo hincapié en un estudio técnico y económico que permita priorizar las necesidades en el momento más preciso.

Los implementos agrícolas que llegan al país, deben ser adaptados a las condiciones de trabajo del medio; muy apuesto a pensar que los agricultores adopten métodos acordes al implemento. En el caso de los arados de vertedera reversible para tracción animal, se tienen muchos modelos interesantes traídos del exterior; lamentablemente no trabajan en forma óptima en el medio. Por esta razón se hace imprescindible la modificación y/o adaptación de los mismos a fin de que sean utilizados en forma satisfactoria por los agricultores.

Los objetivos del presente trabajo son:

- El diseño, la construcción y/o adaptación de tres prototipos de arados de vertedera reversible.

- Logrado el diseño y prototipo más adecuado, evaluarlo comparativamente con arados reversibles y fijos, desde el punto de vista técnico y económico.

El diagnóstico de mecanización realizado por Sánchez (1), muestra que la proporción de uso de energía animal y energía motriz es de 70 % y 30 % respectivamente. Análogamente, en la zona de puna la energía humana se utiliza en 2%, la energía animal en 95 % y apenas 3 % de energía. Este estudio pone de manifiesto la gran importancia que aún tiene la energía animal, tanto en zonas de valle como de puna.

"La tecnología apropiada es aquella que mejor se adapta a las condiciones de una situación dada, y cuya aplicación es compatible con los recursos humanos, financieros y materiales de que dispone". (2).

"La tecnología apropiada deberá proveer un desarrollo económico y social autónomo, basado en la mano de obra especializada y en los recursos locales, en vez de los importados. Deberán crear puestos de trabajo en vez de disminuirlos y servir a la gente donde están, en las áreas rurales, en vez de aglomerarlas en las ya congestionadas ciudades. Deberán satisfacer las necesidades básicas de las masas y medir el éxito en términos de desarrollo humano, en vez de beneficios económicos limitados" (2).

Desde el punto de vista económico, las yuntas representan para las familias campesinas una especie de fondo de reserva para determinar circunstancias (muerte, fiestas, malas cosechas, etc.). (3).

Las yuntas cumplen una función social, ya que es la primera herramienta principal del agricultor, a tal punto que su sustitución crea ciertos cambios y problemas de tipo social. (4).

En el aspecto cultural, se puede afirmar que a pesar de ser la tracción animal una tecnología introducida por los españoles en la época colonial, se ha adaptado perfectamente a las condiciones culturales del país, a tal punto de ser absorbida como elemento vital de la misma.

El órgano activo, cuerpo, fondo o base del arado, está constituido por tres piezas: la reja, la vertedera y el dental o costanera. (5).

La función de la reja consiste en provocar, mediante la realización de un corte horizontal del suelo, la formación e iniciación del rebatimiento de la gleba o prisma de tierra, que será completado por la vertedera. (5).

La vertedera u oreja, es la parte del arado que voltea el prisma de tierra, recién cortado horizontalmente por la reja. (6).

La reacción del suelo sobre la reja y la vertedera, origina una componente transversal que tiende a recostar al arado sobre la pared del surco, produciendo un forzamiento que lo soporta la costanera, deslizándose sobre la pared vertical. (7).

Dada la importancia de la tracción animal en la zona, se hace necesario mejorar los aperos de labranza como un paso inmediato al mejoramiento de la tracción animal en la preparación del suelo. (4).

El desarrollo de un prototipo debe basarse fundamentalmente en experiencias. Este proceso de innovación tecnológica, siempre es guiado en la búsqueda de aliviar el esfuerzo humano en las tareas agrícolas, mejorar el rendimiento del trabajo del hombre y reducir los costos de producción. Las siguientes premisas son importantes: (8).

- Adecuar el manejo de las herramientas e implementos a los conocimientos, habilidad y costumbre de los agricultores.

- Simplificar el diseño constructivo, de tal modo que artesanos locales se hallen en condiciones de realizar los trabajos de mantenimiento y reparación.

- Adecuar la construcción para que el costo de las herramientas corresponda a las condiciones económicas de los productores agrícolas.

- Procurar adecuar la modalidad de funcionamiento de los implementos innovados a los tradicionales.

- Analizar datos de estudio comparativos.

- Permitir un trabajo eficiente y rápido con el mínimo de fatiga.

- No ser perjudicial ni para el hombre ni los animales de tracción.

- Ser de fácil construcción, de modo que pueda ser reparado.

- Ser de empleo inmediato, sin pérdida de tiempo en ajustes preparatorios.

- Bajo costo.

- Que permita la identificación del Agricultor con su trabajo. (8).

La forma más corriente de la reja es la de un trapecio rectangular, con la mase mayor dispuesta por delante e inclinada con relación a la dirección de marcha del implemento. Dicha inclinación se explica teniendo en cuenta que el mayor porcentaje de esfuerzo de tracción de un arado, se invierte en efectuar el corte horizontal del suelo que dará origen a la gleba. El valor más común es de 45º. (5).

Haciendo un corte de la reja por un plano vertical, perpendicular a su arista, se verá que aquella va levantándose inmediatamente de dicha arista, lo que se denomina ángulo de penetración de la reja. El valor recomendado es de 12.7 mm o 1/2 pulgada.

Se aumenta la estabilidad del arado dando a la reja una tendencia a tomar el surco. Para ello su punta se aumenta hacia el barbecho, también llamado ángulo de rivotaje. El valor recomendado varía entre 4.8 y 6.3 mm.

Browlee, citado por Ciccitelli (5), indica que la experimentación es la que ha logrado el mayor número de diseños actuales, donde se toma en cuenta: el vuelque del pan de tierra, el cubrimiento de los restos vegetales y el buen deslizamiento de la gleba.

Son aquellos que vuelcan siempre el prisma de tierra hacia la derecha, para un observador que mira el implemento desde atrás. (5).

- Desnivelación del terreno, por formación de surcos muertos o lomos.

- Menor Capacidad Efectiva (hr/ha).

- Mayor costo operacional.

La mayoría tiene dos cuerpos, uno de ellos para voltear los prismas de tierra hacia la derecha y el otro para la izquierda. El otro tipo sólo tiene un cuerpo, puede colocarse a la derecha o izquierda girando sobre un gozne, debajo de la cama, asegurándose en la posición deseada por un cerrojo. (6).

- Mayor Capacidad Efectiva que los arados de vertedera fija.

- No desnivelan el terreno (inclinan los prismas en la misma dirección).

- Facilitan trabajos de corrección en campos con bordes no paralelos e irregulares.

- Permiten arar según las curvas de nivel.

El esfuerzo de tracción de un implemento o una máquina es la fuerza necesaria para accionarlo. Se mide con un dinamómetro de tracción, que en su forma más simple es una balanza de resorte, capaz de soportar y registrar los esfuerzos a que está sometida. (9).

Se señalan: El peso específico del suelo, peso del arado, velocidad de labranza, tipo de suelo, la humedad presente, forma del cuerpo del arado, accesorios empleados, su posición, etc. (5).

El aumento del ingreso se logra de dos formas: incrementando la producción o reduciendo los costos operacionales. Estudios realizados en CIFEMA, demuestran que los sistemas de preparación estudiados no incrementan la producción. Sin embargo estos sistemas aumentan la capacidad efectiva, por ende disminuyen los costos operacionales, a la vez que aumenta el ingreso para el pequeño agricultor.

Los ensayos se ubicaron en dos zonas, la primera corresponde a valles (localidad de Wañak’awa Chico) y la segunda en terrenos de ladera o puna (localidad de Uchuchi).

Ubicación: La localidad de Wañak’awa Chico pertenece a la provincia Punata del departamento de Cochabamba. Está situada a 17º 31’ de latitud Sur y 66º 50’ de longitud Oeste a 2800 msnm.

Fisiografía: Tienen como unidades fisiográficas montañas y terrazas planas.

Clima: Zona templada, precipitación media de 410 mm/año. Temperatura media de 16.6 ºC y mínima de 2 ºC.

Suelo: Textura franco-limosa. Densidad aparente 1.43 gr/cc, porcentaje de porosidad 46.73%.

Ubicación: La localidad de Uchuchi pertenece a la provincia Tiraque del departamento de Cochabamba. Está situada a 17º 25’ de latitud Sur y 65º 38’ de longitud Oeste a 3600 msnm.

Fisiografía: Tiene como unidades fisiográficas montañas relieve ondulado con pendientes mayores a 10%.

Clima: Zona fría, precipitación media de 560 mm/año. Temperatura media 9.6 ºC y mínima de 1.1 ºC.

Suelo: Textura franco-arcillosa, densidad aparente 1.45 gr/cc. Porcentaje de porosidad 45.69 %.

Para la evaluación comparativa de los prototipos se empleó el diseño sistemático o arreglo en franjas. Se utilizaron cinco tratamientos (cada uno de los cuales es un tipo de arado), con cuatro repeticiones cada uno.

Los tratamientos a probar fueron:

- Tratamiento 1. Arado tradicional de palo

- Tratamiento 2. Arado reversible Luthi

- Tratamiento 3. Arado reversible japonés

- Tratamiento 4. Arado reversible Paria

- Tratamiento 5. Arado montaña de vertedera fija

Previa y posteriormente a la realización del ensayo se tomaron muestras representativas para determinar textura, densidad aparente, densidad real, porosidad, porcentaje de humedad.

Se obtuvo recolectando el rastrojo superficial de un metro cuadrado, antes y luego de la aradura. El porcentaje de rastrojo incorporado se obtiene por diferencia de la primera y segunda recolección sobre el total.

Se midieron con ayuda de una escuadra falsa; luego el ángulo se obtuvo del valor correspondiente en el transportador.

- En el caso de arados reversibles se usó la fórmula:

Ancho efectivo = Ancho trabajado/Nº de idas y vueltas.

- En arado de Montaña (vertedera fija), se clavaron estacas equidistantes a ambos lados del surco y luego de cada pasada se determinaron los anchos de trabajo por diferencia.

Se obtiene midiendo la distancia desde el fondo del surco a la superficie del suelo no arado.

Se determina con ayuda de un marco cuadriculado de 1 m². Se determinó el porcentaje de terrones menores a 5 cm de diámetro.

Es el porcentaje de suelo removido, en una superficie de un metro cuadrado.

Para conformar el microrelieve, se hizo uso de dos estacas unidas mediante un cordel a la misma altura. Se tomaron distancias desde la superficie del suelo hasta el cordel. Las lecturas se tomaron cada 25 cm.

Las lecturas se tomaron mediante un dinamómetro de tracción.

El resorte se instaló fijado al timón por una abrazadera, y el otro extremo fijado al yugo, a través de un tornillo de encarne.

Se determinó mediante la fórmula:

Donde:

C.E. = Capacidad efectiva (hr/ha o ha/hr)

V = Velocidad de trabajo

A1 = Ancho efectivo de trabajo

P.P.V. = Pérdida por vueltas (tiempo por vuelta * número de vueltas)

Mediante la fórmula:

Donde:

C.E. = Capacidad efectiva (hr/ha o ha/hr)

V = Velocidad de trabajo

A1 = Ancho efectivo de trabajo

AM = Ancho de la melga

L = Longitud del surco

Mediante la fórmula:

Donde:

S.C. = Sección de corte (dm²)

A1 = Ancho efectivo (dm)

P = Profundidad de trabajo (dm)

El esfuerzo de tracción es expresado sobre una unidad de área trabajada:

Donde:

E.E.T. = Esfuerzo específico de tracción (kgF/dm²)

E.T. = Esfuerzo de tracción máximo o promedio (kgF)

S.C. = Sección de corte (dm²)

Con la finalidad de facilitar la interpretación de los resultados se exponen las tablas con los promedios generales de cada tratamiento y su respectiva comparación de medias a través de la prueba de Tukey.

Se determinó una serie de parámetros como: calidad de trabajo, esfuerzo de tracción, capacidad efectiva y los costos operacionales para los diferentes implementos en dos localidades.

* Nota: Letras iguales en el cuadro indican que no existen diferencias estadísticamente significativas al nivel P = 0.05

En la tabla anterior se observa que el mayor porcentaje de incorporación y el grado de volteo del prisma de tierra se logra con el arado reversible japonés con 71% y 126.88º respectivamente. Mostrando significancia estadística respecto a los demás tratamientos.

El mayor porcentaje de desterronamiento corresponde al arado de palo y el menor al arado reversible japonés con 79.56 y 68.91% respectivamente. Esta diferencia se debe a los dos pasadas que realiza el arado de palo que desterrona más y logra mayor profundidad de trabajo.

En la tabla 2 se observa que el menor esfuerzo específico corresponde al arado de palo. Sin embargo no existe significancia estadística respecto a los arados reversibles japonés y Lüthi: pero si en relación al arado de montaña reversible Paria.

En la tabla 3 se observa que el arado tradicional de palo tiene la menor capacidad efectiva, esto debido a las dos pasadas del implemento. Por el contrario los arados de vertedera logran la preparación en una sola pasada; lo que aumenta su capacidad efectiva.

Estadísticamente existen diferencias significativas del arado reversible japonés con respecto a los demás tratamientos, esto debido a 3 razones: velocidad de trabajo, ancho efectivo y el poco tiempo perdido en vueltas al vacío.

En la tabla 4 se observa que el mayor costo operacional por hectárea corresponde al arado de palo. No obstante su costo operacional por jornal es el más bajo (6.76 US$/jornal) con relación a los demás implementos. El costo de operación por hectárea resulta de la multiplicación del costo operacional con la capacidad efectiva, que hace que la baja capacidad de este implemento sea la causante directa de su alto costo operacional por hectárea.

Así mismo se observa que el arado reversible japonés reduce el costo de preparación en un 43% con respecto al arado tradicional. Es decir que con la misma cantidad de inversión empleada para trabajar una hectárea con el implemento tradicional, se podrían trabajar 1.76 hectáreas con el arado reversible japonés.

* Nota: Letras iguales en el cuadro indican que no existen diferencias estadísticamente significativas al nivel P = 0.05

En la tabla 5 se observa que el grado de volteo está relacionado directamente con la incorporación de rastrojo superficial, comparando la tabla 5 con la tabla 1, se observa que de manera general los valores registrados en el ensayo de ladera son menores en todos los tratamientos, factor atribuible a la pendiente (19%) la cual tiende a volver el prisma de tierra a su posición original.

En cuanto al desterronamiento, a excepción del arado de palo, todos los demás tratamientos desterronaron menos que en terreno plano; esto se atribuye a que la velocidad de trabajo en pendiente fue menor.

En forma general se aprecia que los valores de esfuerzo máximo y medio aumentan con relación al ensayo en terrenos planos (tabla 2); sin embargo las secciones de corte son mucho mayores, lo que coadyuvando con la humedad promedio mayor del suelo, da como resultado esfuerzos específicos de tracción menores.

En la tabla 7 se aprecia que de manera general la capacidad efectiva disminuye en todos los tratamientos, lo que se atribuye a la dificultad de desplazamiento de los animales en terrenos con pendiente, lo que se traduce en una menor velocidad de trabajo.

Estadísticamente todos los tratamientos muestran significancia respecto al arado de palo. Los arados reversibles en general muestran significancia en relación al arado de montaña de vertedera fija, indicando la aptitud de los reversibles para trabajar en terrenos de ladera.

En la tabla 8 se observa que de manera general los costos operacionales son mayores en la zona de puna en relación a la zona de valle. Las razones se deben a que los costos operacionales por jornal son mayores, y por otra parte la capacidad efectiva es mucho menor.

Así mismo se observa que los arados reversibles tienen menor costo en relación al arado de montaña de vertedera fija y al arado tradicional de palo. Esto se debe a su elevada capacidad efectiva.

Con los arados reversibles japonés, paria y lüthi se logra un ahorro de 62, 55 y 54% respectivamente, del costo operacional por hectárea con relación al arado de palo.

De los resultados obtenidos y las observaciones realizadas a nivel de parcelas experimentales, complementadas con el análisis estadístico y económico, se extrajeron las siguientes conclusiones:

- Existen diferencias estadísticamente significativas en cuanto a calidad de trabajo entre los diferentes tratamientos (arados), entre las que se citan:

- Se detectó significancia estadística a nivel de rastrojo incorporado, entre los arados de vertedera (tanto fijos como reversibles) y el arado tradicional de palo. Esto se debe a la ausencia de vertedera en el arado tradicional. El arado reversible japonés, demostró significancia respecto a todos los tratamientos, atribuible al buen diseño de su vertedera, logrando excelente incorporación y fácil desprendimiento de tierra adherida, debido a la mayor presión que se realiza sobre la vertedera.

- En general existe una disminución del porcentaje de rastrojo superficial incorporado por efecto de la pendiente del terreno, siendo mayor el porcentaje de incorporación en terreno plano.

- El arado tradicional de palo presenta un mayor porcentaje de desterronamiento, respecto a todos los tratamientos. Esto se atribuye a las dos pasadas realizadas, que quiebra el suelo en dos direcciones, ocasionando que el porcentaje de desterronamiento sea mayor. El porcentaje de desterronamiento es menor en suelos con pendiente, debido a la menor velocidad de trabajo de los animales por la topografía, aspecto coadyuvado en el ensayo por el mayor porcentaje de humedad del suelo en terreno de ladera, en el momento del ensayo.

- El arado reversible japonés presenta una significancia estadística respecto a todos los tratamientos en cuanto al grado de volteo, en ensayo en terreno plano; no presentando significancia respecto al arado de montaña en terreno con pendiente de 19%, lo que demuestra la aptitud del primero y el último en terrenos de ladera. De igual forma, a nivel general se observa una disminución en el grado de volteo por efecto de la pendiente y velocidad del trabajo. El arado reversible Luthi, debido al diseño de su vertedera presenta deficiencias en el grado de volteo, situando los prismas de tierra en un valor muy próximo a 90º; indicando inestabilidad y tendencia de volver los prismas a su posición original.

- El esfuerzo de tracción tuvo variaciones en ambas localidades, donde jugaron un papel primordial la sección de corte, la humedad y la topografía del terreno. En ambas localidades el arado de palo presenta bajo esfuerzo específico de tracción, debido a su diseño aerodinámico. Sin embargo, el arado reversible japonés no demostró significancia con el arado de palo en terreno plano, demostrando un esfuerzo significativamente menor a este en terreno en ladera. Esto se atribuye a la gran sección de corte del arado reversible japonés, lo que sitúa a este arado como muy buen prototipo. A nivel de esfuerzo máximo y promedio, el arado reversible paria, logra los valores máximos en ambos ensayos. Este aspecto es altamente desfavorable, atribuido a su elevado peso.

- La capacidad efectiva la logra el arado reversible japonés en ambas localidades, siendo significativamente superior a todos los demás tratamientos. En terreno plano logró un incremento de 44 % de superficie arado con relación al arado tradicional de palo, subiendo este porcentaje a 63 % en terreno con ladera. Contrastando el arado reversible japonés con el arado de montaña de vertedera fija, se observa un incremento de 24 % más de capacidad efectiva en un terreno plano; aumentando este valor a 34 % en terreno de ladera.

- A nivel de costos operacionales ($us/ha), se observa que con le arado reversible japonés se logra un ahorro de 43 % en el costo de labranza primaria, en relación al arado tradicional de palo en terreno plano, incrementándose este ahorro a 62% en terreno de ladera.

- Comparando el arado reversible japonés con el arado de montaña de vertedera fija, se observa que con el primero se logra una disminución de costos en 23 % en relación al segundo terreno plano; este porcentaje se incremente a 32 % en terrenos con ladera.

- Se registran cambios en la densidad aparente y porcentaje de porosidad del suele, por efecto de la aradura (disminuye la densidad aparente y aumenta el porcentaje de porosidad). Sin embargo, no existen diferencias notables entre el tipo de implemento utilizado en la aradura, y los cambios productivos a nivel de densidad aparente y porcentaje de porosidad del suelo.