EL SISTEMAEl sistema hidráulico de untractor se puede considerar unode sus elementos másimportantes ya que, por unaparte, permite un controlpreciso de los aperos que seenganchan en el tripuntal,mientras que, por otra, ofreceuna energía que puede serutilizada en máquinas y aperosenganchados al tractor,simplificando considerablementela transmisión del movimiento

sta información, que constitu-ye uno de los principales argu-mentos de venta de los tracto-

res en algunos países de la Unión Eu-ropea, apenas se considera en el ámbi-to de la agricultura española. En oca-siones parece que la referencia a lapotencia del motor medida en la tomade fuerza (potencia `homologada') eslo más importante; sin embargo, enbastantes tractores, por la insuficien-cia en el sistema hidráulico, comoconsecuencia del bajo caudal que pue-

respecto a lo que ofrecensistemas mecánicos. Comoconsecuencia, desde hace años,se vienen incluyendo en losensayos oficiales de lostractores, realizados de acuerdocon los códigos de la OCDE,unas pruebas específicas para elsistema hidráulico, consideradasdel mismo nivel de interés quelas que realizan para medir lapotencia disponible en la tomade fuerza.

den ofrecer sus bombas, pero sobretodo por la escasa capacidad de eleva-ción que se puede conseguir en el en-ganche tripuntal, quedan limitadas lasprestaciones que podría suministrar eltractor cuando realiza trabajos de trac-ción.

Pasemos a analizar de una manerasistemática los elementos que compo-nen el sistema hidráulico de] tractor,así como los requisitos mínimos quedebe de ofrecer en función del pesodel mismo y de la potencia disponible.

LOS COMPONENTES^ ESENCIALES

En primer lugar, hay que indicarque el sistema hidráulico del tractordebe de permitir el control preciso delenganche en tres puntos que siempreaparecen en la parte trasera de lostractores agrícolas y en algunos casosen la frontal.

En la totalidad de los tractores quese encuentran en el mercado, este ele-vador utiliza uno o varios cilindros hi-dráulicos que reciben aceite a presiónimpulsado por una bomba, de maneraque al desplazarse el émbolo en el in-terior del cilindro, por la entrada delaceite, giran hacia arriba los brazosdel elevador, que son los que arrastrana los brazos inferiores de] enganchetripuntal.

La parte hidráulica del sistema es-ta compuesta por:• Un depósito que contiene el aceite,

el cual puede estar situado en el mis-mo conjunto elevador o en la caja detransmisiones, en cuyo caso tambiénse utiliza para la lubricación de losengranajes.

• Una bomba impulsora, que puedeser de engranajes o de pistones en lí-Banco de ensayo para el sistema hidráulico de tractores (EMA, Madrid).

ZÓ z,COIP('lll('(7 NOVIEMBRE `99

HIDRÁULICO( • ^

1 ^ • ^ ^ ^ ^

gía hidráulica en los difcrentes ele-mentos del tractor, como ayuda en claccionamiento de la dirección, de losfrenos, etc., o en el exterior, a partir detomas hidráulicas normalixadas, quepermiten utilizar la energía hidráulic^tproducida para accionar nwtores hi-dráulicos y cilindros de todo tipo cnlas máyuinas acopladas al tractor, laprincipul aplicación de la energía hi-dráulica es la de accionar y control.u-el elevador hidráulico, modificanduautomáticamente la posición del aperoen función de las variaciones de cargaque se producen durante el trahajo.

El sistema del elevador hidráulicopermite controlar de manera volunta-ria lu posición relativa del apero res-pecto al suelo. Para cllo, batita actuar

nea, radiales oaxiales, accionada porun eje en conexión directa con elmo[or o con la transmisión de la to-

ma de fuerza.

• Un conjunto de válvulas para con-trolar la apertura y cierre de los pa-sos de aceite a los cilindros.

• Un actuador formado por uno o va-rios cilindros de simpleo de doble efecto.

• Una válvula limitadorade la presión máximadel aceite en el sistema,o un dispositivo equiva-lente que modifica elcaudal de impulsión dela bomba en función dela presión.

• Uno o varios filtros pararetener las impurezas delcircuito arrastradas porel aceite.

La mayoría de los sis-

EL CONTROL DEL^ ENGANCHE

TRIPUNTA

< < EI sistema hidráulicopermite controlar, demanera precisa, losaperos enganchados

en el tripuntal > >temas hidráulicos de los tractores mo-dernos utilizan circuitos con el retornode aceite al depósito bloqueado, de ma-nera que todas las conducciones tienenaceite a presión, con lo que la respuestadel sistema es más rápida, aunque elconjunto es más complejo y costoso.

sobre la palanca que conU-olael circuito hidráuliro del cle-vador (palanca del elevador)y desplazarla a la posirión de-

seada. Esto hace que se ahra elpaso de aceite de entlada al rilindrohasta que la leva yue conU-ola la vál-vula de paso deja de empujar, lo yucsucede en el momento en que el aperoha alcanzado la posición de^eada. Pa-

ra hacer descender el ape-

ro basta actuar en sentido

contrario, con lo yue tie

ahre la válvula que da sa-

lida al aceite del cilindro.

Esto es lo yue se conoce

como 'control de posi-

ción' .

Tamhién es prnihle

realizar un conU-ol auto-

mático con el apero traba-

jando (`control de carga')

de manera que las v.u-ia-

ciones del esfuerzo de

tracción que se producen

en el apero, a partir de la posición ini-

cial, sirven para accionar un dispositi-

vo que hace subir o hajar el apero para

mantener constante la carga sobre el

tractor.

Con independencia de las ventajas EI control del est-uerzo de trac-que proporciona el empleo de la ener- ción que hace uctuar al sistcma auto-

NOVIEMBRE `99 k;i0/('('/1!1 ^ 29

mático de variación de profundidadde trabajo se realiza generalmentepor el brazo superior del enganche entres puntos o por el conjunto de losbrazos inferiores.

En el primer caso actúan sobre elapoyo del brazo superior en el trac'torfuerzas de tracción y compresión quese modulan con un resorte apropiadoa partir del cual se modifica la posi-ción de la leva que controla la entraday salida de aceite del cilindro. Un au-mento del esfuerzo de tiro incrementala presión del apoyo sensible del ter-cer punto y abre la válvula de paso delaceite al cilindro, de manera que seproduce la elevación del apero. Cuan-do se reduce el esfuerzo, la operaciónse invierte y el apero desciende.

Si el control del esfuerzo se reali-

«En randesgtractores, elcontrol deesfuerzo se

rea 1 iza d esd elos brazos

inferiores delelevador> >

za sobre el conjunto de los brazos infe-

riores, las variaciones de éste se detec-

tan a partir de un elemento sensible,

que puede ser un eje flexible a cuyos

extremos van unidos los brazos infe-

riores de1 enganche, o un elemento so-

metido a torsión por recibir descentra-

da la tracción que se produce en los

brazos exteriores. En cualquier caso,

la señal se envía hasta la leva que con-

trola el paso del aceite hasta el cilin-

dro.

Los sistemas de control por losbrazos inferiores pueden actuar tam-bién con aperos semisuspendidos y seutilizan preferentemente en los tracto-res de mayor potencia, mientras que

en los tractores pequeños el control

por el brazo superior es el más genera-

lizado ya que proporciona mejor res-

puesta con aperos que demandan me-

nor esfuerzo de tracción, aunque exi-

ge que se respeten las cotas de engan-

che para que la sensibilidad sea la

adecuada.

La respuesta del sistema de con-trol de carga se puede modificar va-riando la geometría de las palancasque controlan las válvulas de paso delaceite al cilindro elevador, de maneraque resulte influenciada también porla posición. Este control `mixto' per-mite mejorar el comportamiento dedeterminados aperos que deben traba-jar a profundidad casi constante.

El control del esfuerzo de tracciónpuede efectuarse, además de por los

brazos del enganche tripuntal, de ma-

nera indirecta con un captador que de-

tecta las variaciones de carga en la

transmisión del motor a las ruedas.

Esto puede ser ventajoso en los gran-

des tractores cuando se desea contro-

lar aperos semisuspendidos.

LA ELECTRÓNICASE IMPONE

EI empleo de la electrónica ha per-mitido mejorar todo el conjunto decontrol de manera que puede modifi-carse la sensibilidad de respuesta demanera muy precisa. Para ello se dis-ponen dos tipos de sensores: unos si-tuados en cada brazo inferior del ele-vador, que son los mismos bulones

►^ 1('(7t1('u NOVIEMBRE'99

que unen los brazos al tractor, los cua-les detectan el esfuerzo y lo transfor-man en una señal eléctrica; otros situa-dos en conexión con el eje de los bra-zos del elevador para detectar la posi-ción relativa del enganche y convertir-la también en una señal eléc-trica.

A partir de estas señalesla electrónica permite contro-lar las válvulas de paso deaceite al cilindro elevador(eletroválvulas) y programarsu funcionamiento con lími-tes notablemente amplios.

EI sistema electro-hidráu-lico así concebido ha dejadode limitarse al control exclu-sivo del elevador y se ha con-vertido en lo yue se conocecomo `monitor' del tractor.

En él se han incorporadolas señales procedentes deotros captadores como losque, mediante un radar de ba-ja frecuencia, detectan la ve-locidad real de avance deltractor, la velocidad de giro

usuario las informaciones oportunas,o bien actuando directamente sobrelos diferentes sistemas como el blo-queo del diferencial, la conexión de latracción delantera, la modificacián dela relación del cambio utilizada y el

ENSAYO DEL SISTEMA^ HIDRÁULICO

Este ensayo permite valorar,por una parte, el caudal de accitc y lapotencia hidráulica que puede sumi-

nis[rar la bomba, y, por oU'a,la capacidad máxim^t de ele-vación yue se puede conse-guir en el t'ecot'rido de losbrazos inferiores del en^^an-che h'ipuntal.

< < En el ensa oYdel sistema hidráulico

se valorantanto el caudal

de la bombacomo la

capacidadde elevación»

de cada una de las ruedas motrices, el

estado de los frenos, el ángulo de las

ruedas directrices e incluso el estado

de funcionamiento del motor y la rela-

ción del cambio utilizada.

La entrada de estos datos en unmicroprocesador permite optimizar elfuncionamiento del tractor al recibir el

UNIDAD I)h MANDO

B = 13AIAR)

régimen de funcionamiento del motor.Esto es algo que empieza a generali-zarse en los modelos altos de la gamapara muchos fabricantes, ya que sucoste resulta relativamente reducidofrente al coste total de fabricación, eincrementa notablemente la producti-vidad que se consigue con el tractor.

^ISTRIf3UIDOR DE TRES

POSI<^IONES

(5 = tiU131R;

N = NEUTRAL;

Esquema de funcionamiento de un sistema hidráulico moderno con control electrónico.

Caudal y potenciahidráulica

Para medir el caudal y la

potencia hidr^íulica yue sumi-

nistra la bomba, con el motor

a régimen de funcionamiento

nominal, se hace pasar el

aceite procedente de una to-

ma unida a la conducción

principal de la bomha por un

medidur de caudal (caud^tlí-

metro) a la vez due se le ohli-

ga a atravesar una v^ílvula

yue estrangula la salida.

A medida yue sc uponemayor resistencia al paso del aceitc, el

caudal yue puede suministrar la hom-

ba varía, registrándose estos valores

para poder determinar el caudal m^íxi-

mo, a la vez yue se mide la presión

con la yue trabaja el sistema.

Normalmente, el caudal se reduce

ligeramente ron la presión hasta yue

se Ilega a un valor a partir del cual

empieza a actuar la válvula limitadora

de presión que protege al sistema hi-

dráulico del tractor, yue abre progre-

sivamente para descargar el aceite an-

tes de que se Ileguen a producir averí-

as. Una representación gráfica del

caudal que suminish'a la bomba en

función de la presión yueda retlejada

en el Gráfico 1, correspondiente al

ensayo de un tractor John Decre 7410

(Ensayos OCDE n° 1709 y 1710).

La potencia disponible se culculacomo producto del caudal suministra-do por la presión a la yue trabaja elsistema. En cualquier caso, no con-viene que la presión de trabajo supereel 90% del valor al yue se encuentraajustada la válvula de seguridad, paraevitar pérdidas de energíu por laminu-ción del aceite que escapa al depósito,y el consiguiente aumento de la tem-peratura del mismo.

NOVIEMBRE '99 Il'('Ifli 31

Capacidad de elevaciónEste ensayo permite valorar el

comportamiento del sistema cuandose colocan aperos pesados en el en-ganche tripuntal.

El ensayo consta de dos partes:una medida realizada en la barra deenganche que une los brazos inferio-res y otra sobre un bastidor normaliza-do que simularía el del apero.

< < ^a medidade la capacidadde elevación se

rea 1 iza en 1 osbrazos

inferiores outilizando un

bastidornormalizado»

Para este ensayo se sitúa el tractoren una plataforma horizontal, colo-cando unos gatos en el cuerpo deltractor que eviten que aumente la de-formación de las ruedas cuando se in-crementa la carga sobre el enganche.

A la vez, el tractor se amarra alsuelo por la parte frontal para evitarque se levante cuando el esfuerzo so-bre el enganche tripuntal supere el pe-so que gravita sobre el eje delantero.

Situado de esta manera, con elmotor a régimen nominal, se coloca lapalanca del elevador en la posiciónque permita que los brazos inferioresalcancen la posición más alta, a la vezque se aplica una fuerza hacia abajoen una barra colocada entre las rótulasde los brazos inferiores para que sevaya aproximando al suelo.

Aumentando progresivamente lafuerza aplicada en los brazos inferio-res se puede medir la fuerza máximaque soporta el sistema en cada posi-ción de los brazos inferiores del en-ganche, lo que permite conocer el va-lor máximo que podría soportar el en-ganche en todo el recorrido.

Este ensayo se repite con un bas-tidor normalizado que simula lo quesucederá con un apero. Las dimen-siones de este cabezal están de acuer-do con el tipo de enganche tripuntal(I, II ó III categoría dependiendo deltamaño del tractor, según se indica enla norma ISO 730)

EI punto sobre el que se aplica lafuerza hacia abajo con la que preten-demos valorar la capa-cidad de elevación seencuentra a 610 mmhacia atrás, respecto ala barra que une losbrazos inferiores. Deesta manera se preten-de simular lo que seríael centro de gravedad

de un apero enganchado en el tripun-taL Lógicamente, la capacidad de ele-vación en el bastidor normalizado seráalgo menor que la que se consigue enlos brazos inferiores del elevador.

UNOS VALORES^ MÍNIMOS

Tomando como referencia lo queindica la norma ISO 730, la fuerza deelevación mínima para tractores debaja potencia (hasta 65 kW de poten-cia de tracción) debe de ser al menosde 30 daN (aproximadamente 30 kilo-gramos fuerza) por cada kilovatio depotencia disponible a la barra de tirodel tractor (realizando trabajos detracción), medidos utilizando el basti-dor normalizado (fuerza aplicada auna distancia de 610 mm por detrás delos brazos inferiores).

Esto significa que un tractor de]00 CV de potencia en el motor (75kW), considerando que puede conver-tir como máximo un 80% de esta po-tencia en potencia de tracción, podríasuministrar unos 60 kW de potencia ala barra, por lo que debería de poderelevar como mínimo 60 x 30 = 1 800daN.

32 /('(Yll('U NOVIEMBRE `99

el

^iRÁFICO 1

POTENCIA Y CAUDAL DE LA BOMBA DEL TRACTOR ^OHN DEERE 7710EN FUNCIÓN DE LA PRESIÓN DEL SISTEMA SEGÚN ENSAYO OCDE 1709 Y 1710

SEGÚN EL ENSAYO OCDE N° 1676, REALIZADO SOBRE EL TRACTOR FENDT 926 VARIO(MEDIDAS TOMADAS EN LAS VÁLVULAS EXTERIORES)

30

25

^^

a--^

20

1

5

0

10 30

120

f f I i {

50 70 90 110 130 150 170 190

Presión (bar)

+ Potencia (kW) -^ Caudal (Umin)

100

80

60

40

20

0

►E

^^^^U

CiRÁFICO 2

CAPACIDAD DE ELEVACIÓN (SEGÚN EL ENSAYO OCDE N.° 1676,

REALIZADO SOBRE EL TRACTOR FENDT 926 VARIO)

00^n

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

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nn

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00v

00M

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00N

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00M

(P) Posición respecto a la horizontal (mm)

♦ Brazos n Bastidor

00^n

La capacidad de elevación máxima utilizando el bastidor normalizado es de 6140 daN, aunque si se considera todo el recorridoposible esta se reduce a 5210 daN. La capacidad de elevación máxima medida en los brazos inferiores siempre resulta mayor.

En los tractores grandes, con másde 65 kW de potencia de tracción, serecomiendan como mínimo 2 000 daNmás 15 daN adicionales por cada kWque supera los 65. En consecuencia,un tractor de 200 CV de motor (unos150 kW), debería de proporcionar unacapacidad de elevación mínima de2 000 + 15 x(120 - 65) = 2 825 daN.

Hay que recordar que estas medi-das se refieren al ensayo efectuadocon el bastidor normalizado. Se puedeconsiderar que la capacidad de eleva-

ción en el bastidor normalizado puedeser un 15°lo inferior a la que se consi-guen midiendo directamente en losbrazos inferiores del elevador.

Para poder utilizar toda la capaci-dad de elevación que ofrece el sistemahidráulico del tractor, hay que utilizarmasas de lastre en el frontal para evi-tar q ue las ruedas delanteras se q ue-den sin carga dinámica, lo que reduci-ría su capacidad de tracción en tracto-res de doble tracción, o incluso impe-diría el control de dirección, con el

consiguiente riesgo de accidente. Por

todo ello, conviene analizar lo que

ofrece el sistema hidráulico de cada

tractor y actuar en consecuencia, es-

pecialmente cuando se tiene que tra-

bajar con aperos pesados o se dc5ea

utilizar el sistema hidráulico para ac-

cionamiento de los mecanismos de las

máquinas arrastradas.

Además, junto con la potencia hi-dráulica disponible, hay que conside-rar el volumen de aceite del yuc sepuede disponer para servicios exter-

nn

NOVIEMBRE `99 ^i01('(71/i ^ 33

agri4 30/11/99 3:23 ^ (S^ack►p3aé^1

ESQUEMA DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA BOMBA

DE PISTONF,S AXIALES CON REGULACIÓN

AUTOMÁTICA CAUDAL-PNESIÓN

1. Posicióninicial: no haydemanda deaceite, con loque el caudalque impulsa labomba sereduce para sulubricación.

2. Suministro deaceite paraaccionaruncilindrohidráulico.

3. Si se supera lapresiónmáximaadmitida, elcaudal de labomba sereduce a cero(la placa queacciona lospistones tomauna posiciónperpendicularal eje motor).

nos, ya que en la mayoría de las ocasiones, este aceitetambién lubrica la transmisión.

Recuerden siempre que los tractores son mucho más

que un motor, por muy bueno que éste sea. El conjunto

de las transmisiones, el sistema hidráulico, los dispositi-

vos de enganche y los neumáticos son los que permiten

aprovechar eficientemente la potencia que suministran

los motores. ^

^ ^ ^ ^ ^ ^ ^

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Organizaçáo

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Secretariado AGRIMA^ 2000 - EPN, Lda.Rua José Ricardo, 5- 2.g Esq. 1900-285 Lisboa - PortugalTel.: 351 21 815 28 38/39/40/41 - Fax: 351 21 815 28 30

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34 ;rotc^c^niru