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VIBRACIONES MECÁNICAS EN ELPUESTO DE CONDUCCIÓN DE LOS

TRACTORES AGRÍCOLASParte 3.- Evaluación de la capacidad de amortiguación de los

asientos

No es fácil adecuar unmétodo de ensayo de lacapacidad de los asientospara absorber lavibración nociva queafecta al conductor. Laevaluación debe hacersesiguiendo la Directivaestablecida quecontempla la posibilidadde utilizar pistasnormalizadas o hacerseen laboratorio.

Luis Márquez

L

as características de losasientos en cuanto a su ca-pacidad para absorber la vi-bración nociva que afecta

al conductor, estarán en funciónde la superficie por la que traba-je el tractor. Esto supone una va-riabilidad que dificulta establecerun método de ensayo en el quesiempre exige repetitibilidad yposibilidad de comparación delos resultados obtenidos sobreelementos análogos, por lo quese ha recurrido a la pista norma-

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lizada según se define en la nor-ma ISO 5008 'Tractores y máqui-nas agrícolas.- Medida de los vi-braciones transmitidas global-mente al conductor' que se co-rresponde con la Directiva78/764/CEE, revisada según la88/465/C EE.

Según estas Directivas, losensayos se pueden realizar enlaboratorio, utilizando un simula-dor de vibraciones, para garanti-zar la repetitividad de las prue-bas. Éstas incluyen unos ensa-yos de amortiguación en bajasfrecuencias, y otros ensayos re-presentativos de las vibracionesque recibiría el asiento colocadosobre el tractor en el recorridosobre una pista normalizada.

I Ensayo de vibraciónsinusoidal

Tiene como objetivo deter-minar la frecuencia de resonan-cia del asiento cargado con unamasa inerte. Se realiza sometien-do a la base del asiento a una vi-bración sinusoidal y colocandosobre el mismo, en el lugar delconductor, dos masas inertes de40 y de 80 kg. Permite controlarlos desplazamientos del asientocuando se excita con oscilacio-nes de frecuencias comprendi-das en la zona de amplificación.

Para ello se produce en labase del asiento un barrido line-al de frecuencias o con escalo-nes de 0.05 Hz. Conviene que el

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FIGURA 3.- DETERMINACIÓN DE LASCURVAS CARACTERÍSTICAS DE LA

SUSPENSIÓN (DIRECTIVA 78/764/CEE)

1':I

Recorrido de I suspensión (mm)

oCD

FIGURA 1 - PISTA NORMALIZADA PARA ELENSAYO DE ASIENTOS SEGÚN ISO 5008

(CNR — TURÍN)

FIGURA 2 - SIMULADOR DE VIBRACIONESPARA ASIENTOS(EMA — MADRID)

4-#

intervalo de frecuencias de ba-rrido esté comprendido entre unvalor de al menos 0.5 veces y 2veces la frecuencia de resonan-cia. Esto permite calcular el fac-tor de transmisión a la frecuen-cia de resonancia.

I Ensayo de valoreslimite de aceleración

Las Directivas 78/764/CEE y88/465/CEE establecen la Cate-goría A (tractores 'normales') pa-ra los que no se utilizan suspen-sión primaria ni de cabina.

A su vez, en los tractores dela Categoría A se establecen tresclases en función de su masa:• Clase I (hasta 3 600 kg)• Clase II (entre 3 600 y 6 050

kg)• Clase III (más de 6 500 kg)

En la Categoría B se inclu-yen los tractores 'especiales' quepor sus características se com-portan de forma diferente encuanto a la vibración (tractoresprovistos de suspensiones decabina o en alguno de sus ejes).

Los ensayos de los asientosse pueden realizar cuando eltractor de la Clase correspon-diente recorre una pista norma-lizada de 100 m de longitud a ve-locidad de 12+0.5 km/h. (en 28segundos) con conductores de55 y 98 kg, o bien situándolo so-bre un vibrador electro-hidráuli-co que la simule a nivel delasiento las vibraciones que ge-

nera esta pista. En la Directivase incluyen tanto las dimensio-nes de los 'escalones' de la pis-ta normalizada, como los valo-res de referencia para el despla-zamiento la base del vibradorelectro-hidráulico en la que sesitúa el asiento. También se pue-de utilizar una señal aleatoria co-rrespondiente a las clases es-pectrales definidas en funciónde la masa del tractor, que con-forme a lo indicado en la normaISO 5007 Los asientos para trac-tores necesitan un sistema desuspensión diferente, siendo losde Clase 1 los que reciben osci-laciones con una DSP más ele-vada (5.55 (m/s2)2/Hz), frente alos 4.34 (m/s2)2/Hz de los deClase 3. Además, las frecuen-cias a las que corresponde es-tán más próximas a las de ma-yor nocividad para el individuoque las recibe.

Para que un asiento sea ho-mologado según la Directiva CEel valor media aritmética de laaceleración ponderada a lo largodel recorrido no debe superar enningún caso (conductor ligero ypesado) el valor de 1.25 m/s2;además se exige que admita unaregulación para conductores en-tre 50 y 120 kg (medida del cam-po de regulación sometiendo lasuspensión al ciclo completo decarga descarga, según se indicaen la figura 3, y una prueba deestabilidad lateral en la que severifica que la inclinación produ-cida no supera los 50 •

Características de sillín y delrespaldo

En la posición sentada, laszonas de las nalgas y la espaldaresultan ser las más sensibles.La zona de las nalgas recibe al-rededor del 60% del peso delcuerpo. La presión que se pro-duce en dicha zona, sobre todoa nivel de las tuberosidades is-quiales y zona sacra, puede lle-gar, en asientos duros, a 6-8N/cm 2 , cuando el límite a partirdel cual se reduce notablemen-te la circulación arterial es de 0,5-

0.8 N/cm'. La falta de riego san-guíneo, además de una incomo-da sensación de presión, llega aser la causa de úlceras de piel.

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FIGURA 4 - DIMENSIONES MÍNIMASDEL ASIENTO

(DIRECTIVA 78/764/CEE)

Esto que se aplica a todo tipo deasientos hay que tomarlo en con-sideración para el diseño de losasientos de los tractores.

Para minimizar en lo posibleeste problema, el asiento debetener una anchura suficiente yllevar un recubrimiento de espu-ma de unos 40-60 mm en el si-llín y de 30-40 mm en el respal-do para mejor distribuir el pesodel cuerpo, con una permeabili-dad que mantenga un microcli-ma de 35°C y 70% de humedaden el contacto entre el cuerpo yel asiento.

La zona de la espalda y, enparticular, la columna vertebralson particularmente sensibles alas malas posturas, sobre todo auna que resulta muy familiar yque se puede llamar de 'hom-bros caídos' o 'espalda redonde-ada'. Esta postura favorece la re-lajación del ligamento ventral,mientras que el dorsal se tensaen un 20% más de lo normal,presionando dolorosamente con-tra el nervio y causando así mo-lestias, sobretodo en las regio-nes lumbar y cervical.

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Un respaldo bien diseñadoes el que se adapta a la curva na-tural, en doble S, de la espaldapara no causar tensiones en lasvértebras. Dado que un mismoasiento debe poder ajustarse avarios tipos de personas, convie-ne que la inclinación y la alturadel respaldo sean regulables.

Ocurre frecuentemente queel tractorista, al realizar su tra-bajo, se gira hacia atrás para con-trolar el volteo de la herramien-ta, o la calidad de la labor. Es es-ta una postura que, aunque ma-la, parece inevitable, por lo quedeberá darse al respaldo una al-tura suficiente para que mante-niendo la comodidad, no quitevisibilidad al mirar hacia atrás.

I

Criterios paraseleccionar lasuspensión delasiento

• Solo por encima de la frecuen-cia de corte (fc) el asiento re-duce las vibraciones.

• Mientas más baja es la fre-cuencia a la que la suspensiónde un asiento debe reducir lasvibraciones, más amplio tieneque ser el recorrido de la sus-pensión (6 a 10 cm para 3 Hz;

15 cm para 2 Hz).• Con grandes recorridos, es

muy importante el diseño dela geometría de la suspensiónque garantice una posición deconducción ergonómica (accio-namiento de los pedales).

• Los rozamientos internos delconjunto de la suspensióndeben ser bajos, especial-mente cuando el asiento es-tá regulado en posición me-dia y sometido al peso del con-ductor.

• La suspensión no funciona co-rrectamente si no se ajusta alpeso del conductor que ocupael asiento. Frecuentemente losconductores no ajustan la sus-pensión a su peso, en partepor la dificultad para hacerlo en

algunos modelos de asiento, yestas no trabajan en el mediode su recorrido. Se recomien-da elegir asientos en los que laregulación en peso sea inde-pendiente de la regulación enaltura.

• Los asientos con suspensiónneumática tiene la ventaja quese ajustan automáticamente alpeso del conductor.

• La capacidad de amortiguaciónresulta beneficiosa cuando elasiento se excita a su frecuen-cia de resonancia ya que evitala carrera excesiva de la sus-pensión, así como choques defin de carrera cuando se pro-ducen fuertes sacudidas en elmovimiento del tractor.

• En algunos modelos de asien-to se tiende a introducir unaamortización excesiva, lo quelo hace poco eficaz para redu-cir las vibraciones por encimade la frecuencia de corte.

• Para amortiguar los choquesde fin de carrera se recomien-da utilizar cloques elásticos queactúan cuando se llega al lími-te de la suspensión.

Como orientación prácticase puede señalar que en un trac-tor ligero hace falta un asientomás flexible, con lo que la fre-cuencia de vibración del conjun-

FIGURA 5- ASIENTO CONSUSPENSIÓN ACTIVA

(TRACTORES JD SERIE 8030)

oCL)

CD

4.0

to conductor/asiento se separa(bajando) de la frecuencia de re-sonancia del cuerpo humano quees la que resulta la más perjudi-cial. Por el contrario en un trac-tor de cadenas que tienen unafrecuencia de vibración más ele-vada (sobre 7 Hz) un asiento sinresortes resulta más indicado,puesto que en caso contrario elsujeto colocado sobre el asien-to recibiría una vibración que seaproxima a su frecuencia de re-sonancia natural.

En el diseño del asiento ade-cuado a un determinado tractor,hay que tener en cuenta que lasuspensión, en el campo normalde trabajo, está limitada a una am-plitud de unos 10 cm. Con unamortiguamiento óptimo que pue-de ser de 0.5 a 0.7 del amortigua-miento crítico, es posible una re-ducción del 50% de la vibraciónvertical. La realidad es que losasientos 'de serie', con suspen-sión de resorte, no se alcanza el30% de reducción y hay que re-currir a suspensiones neumáticas,más caras, para cumplir las espe-cificaciones que los países des-arrollados exigen en el tractor.

En esta línea, en algunostractores de gama alta se comer-cializan asientos son suspensiónactiva o semi-activa, que utilizanacelerómetros combinados concilindros hidráulicos y acumula-dores hidroneumáticos para ajus-tar el desplazamiento de la sus-pensión a las vibraciones que re-

cibe la base del asiento en cadamomento.

I

Dosis de vibraciónrecibida durante lasoperaciones agrícolas

Para implantar una normati-va que permita controlar el nivelde vibración de cuerpo que reci-ben los conductores de lostractores agrícolas durantela jornada de trabajo -A(8 ) -, se realizan estudios paradeterminar las vibracionesreales en las diferentes ope-raciones de campo.

Con ellos se pretendeidentificar y reducir las fuentesde vibración, establecer buenasprácticas en el manejo de máqui-nas y formar a los conductorespara que utilicen de manera efec-tiva de los sistemas que los pro-tegen.

Como primera medida sehan establecido 4 grupos de ope-raciones en función de los valo-res de aceleración que se reci-ben durante una jornada de tra-bajo, y la duración máxima de lajornada para evitar los daños yenfermedades profesionales delos tractoristas. Los grupos es-tablecidos y la dosis de vibraciónrecibida por el conductor A(8) encada uno de ellos son los si-guientes:• Grupo 1.- Improbable que se-

an un riesgo. Nivel de exposi-ción inferior a 0.5 m/s2.

No se considera que puedahaber operaciones agrícolas me-canizadas en este nivel.• Grupo 2.- Se consideran daños

pequeños. Las exposicionespueden superar los 0.5 m/s2en algunos días; los choquesson pequeños.

Se pueden producir con co-sechadoras de grano y forraje au-topropulsadas, y en máquinascomo recortadoras de setos, yen general las máquinas que tra-bajan a baja velocidad y acciona-das por la toma de fuerza.• Grupo 3.- Son causa probable

de daños. Las exposicionespueden superar valores de 1m/s2.

Se pueden producir en ope-raciones de laboreo primario (<5

1 /2 h), sembrar, pulverizar, empa-car, segar (<8 h), transportar (<41 /2 h sin suspensión primaria),trasportar (<7 h con suspensiónprimaria), quads (<5 1 /2 h).• Grupo 4.- Se debe restringir el

tiempo de exposición. La ex-posición puede superar los 1.5m/s2.

Se pueden producir opera-ciones de laboreo primario (>51 /2 h), sembrar, pulverizar, empa-car, segar (>8 h), transportar (>4

1 /2 h sin suspensión primaria),trasportar (>7 h con suspensiónprimaria), quads (>5 1 /2 h).•

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FIGURA 6 - EQUIPO PORTÁTIL PARAMEDIR LA DOSIS DE VIBRACIÓNRECIBIDA POR EL CONDUCTOR

(GRAMMER)

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