Mecanización del suelo ⛏️
| Tipo de labranza | Descripción | Cuando usar |
|---|---|---|
| Convencional |
Se basa en la ruptura y modificación completa de la estructura del suelo. En general se puede identificar, porqué utiliza implementos de disco o de corte que "voltean el suelo" por completo, como los arados de disco y arados de vertedera. |
Se recomienda su uso en terrenos que serán mecanizados por primera vez y que requieren una alteración significativa. No se recomienda en terrenos ya establecidos, ya que generan deterioro del suelo, exposición al ambiente, pérdida acelerada de humedad y daño a la fauna del suelo. |
| Mínima |
Es uno de los tipos de labranza más recomendados. Su objetivo principal es la alteración de la estructura del suelo, descompactación y fragmentación sin generar reorganización de las capas, es decir "NO se voltea el suelo". La labranza mínima es un método agrícola que implica disturbios mínimos en la capa superficial del suelo. Se utilizan principalmente arados de cincel y subsoladores. |
Recomendado para la mayoría de escenarios debido a su capacidad para descompactar y fragmentar el suelo sin reorganizar las capas. Se recomienda para la mayoría de escenarios, ya que genera mejor productividad al mantener una mejor humedad en los inicios del cultivo y proteger el suelo de infiltraciones y pérdidas aceleradas de humedad. |
| Cero |
La labranza cero es un enfoque agrícola que implica la siembra directa de cultivos sin realizar labranza convencional del suelo. En lugar de darle vuelta al suelo, se siembra directamente sobre la capa de residuos de cultivos anteriores. No implica el uso de implementos que alteren la estructura del suelo de manera significativa. Se basa en la conservación de la cobertura del suelo y la minimización de disturbios. Requiere un manejo cuidadoso de herbicidas para controlar malezas. |
Recomendado para suelos no aptos o con propiedades que reduzcan el desarrollo de las plantas. Tambien se recomienda para suelos con baja compactación y alta porosidad en los que no se requiera una modificación de dicha estructura. Tiene un menor impacto en emisiones de carbono, pero requiere un mayor cuidado en su desarrollo debido al control químico necesario. |
- Velocidad de trabajo: La velocidad de trabajo es una variable sumamente importante, en general si se tiene una velocidad de trabajo muy lenta las particulas quedarán mal fragmentadas ocasionando irregularidades en la superficie del suelo; si es muy alta podemos generar una "pulverización" del suelo incurriendo, además en mayores costos de operación. Se recomiendan velocidades de trabajo cercanas a 5 km/h, esta velocidad garantiza una fragmentación adecuada de las particulas y se previenen daños en los implementos.
Labor |
Límite inferior (Km/h) |
Límite superior (Km/h) |
| Arar con disco o cincel | 3 | 5 |
| Arar con rastra | 4 | 7 |
| Paleo o pulido | 4 | 8 |
El tractor agrícola
Un tractor agrícola es un vehículo cuya función principal es proporcionar potencia y tracción para tirar, empujar o dar potencia implementos y maquinaria agrícola, facilitando así las labores del campo. Los tractores son esenciales en la agricultura moderna, ya que permiten realizar tareas como arar, sembrar, cosechar, nivelar terrenos y transportar carga de manera eficiente. Estos vehículos suelen tener neumáticos grandes y un diseño robusto para adaptarse a diferentes tipos de terreno. Además de la tracción, muchos tractores también están equipados con sistemas hidráulicos que permiten levantar y bajar implementos agrícolas, así como tomar potencia desde el motor para alimentar otras máquinas o herramientas.El tractor agrícola tiene sus raíces en la Revolución Industrial del siglo XIX, cuando los avances tecnológicos comenzaron a transformar la agricultura. A medida que las máquinas de vapor y los motores de combustión interna ganaron protagonismo, los agricultores vieron la posibilidad de aumentar la eficiencia en sus labores diarias. El primer tractor comercialmente exitoso, el "Farmall", fue introducido por International Harvester en 1923, marcando el comienzo de una nueva era en la agricultura mecanizada. Desde entonces, los tractores han evolucionado con rápidos avances tecnológicos, pasando de simples máquinas a potentes vehículos multifuncionales.
Existen clasificaciones según la distribución de su peso y el tipo de tracción. En la actualidad los tractores de tipo liviano han sido dezplazados por tactores 4WD que en general tienen más potencia y mayor capacidad de adaptación a terrenos dada su tracción en las cuatro ruedas. La mayoria de estos equipos son de motores diesel y en la mayoria de los casos 4WD para permitir el trabajo en terrenos de difíciles condiciones. Para Colombia una de las mayores limitantes es la topografía del terreno, en el pais existen muchos terrenos que no pueden ser mecanizacdos por la pendiente los mismos.
Figura 2: Tractor agrícola, Farmall, primer tractor comercial
| Clasificación | Tracción | Distribución de peso |
|---|---|---|
| Liviano | Sencilla, 2WD | 30% adelante 70% atrás |
| Semipesado | Tracción asistida, MFWD | 40% adelante 60% atrás |
| Pesado | Tracción en las 4 ruedas, 4WD | 50% adelante 50% atrás |
La labranza y en general la mecanización tiene cómo corazón el tractor. Por esta razón la selección de un tractor se debe hacer teniendo presente aspectos técnicos importantes y de mucha atención. El objetivo es elegir la mejor máquina con mayor versatilidad y que mejor se adapte a las necesidades. En los apectos ténicos se evalua:
- Las caracteristicas del motor
- Consumo específico
- Tipo de inyección de combustible
- Sistema de refrigeración y sistemas hidráulicos
- Las características de la transmisión
- Elementos de tracción
- Peso y su distribución
- Costos de mantenimiento y reparación
- Seguridad y ergonomia
- Precio y servicio postventa
Cálculo de la potencia de un tractor
Uno de los principales aspectos para la selección del tractor es la potencia del motor. Esa potencia dependerá del tipo de labor que el tractor va a desempeñar, la topografía en la que va a trabajar y el tipo de suelos que labrará. Estos elementos indicarán la cantidad de fuerza requerida por el tractor para mover los implementos a usar. La potencia requerida se cálcula cómo:
\(P (HP) = \frac{F (Kg)*V (Km/h)}{274*0.75}\)
- P = es la potencia del tractor. Se expresa en caballos de fuerza HP.
- F = es la fuerza en la barra de tiro, que se compone de rotura del suelo, la fuerza de rozamiento por arrastrar el implemento y la pendiente del terreno. Se expresa en kilogramos (Kg)
- V = es velocidad de avance del tractor con el implemento expresado en kilometros por hora (Km/h)
\(F (kg) = FRS + FAI + FPP\)
- F = es la fuerza en la barra de tiro (Kg)
- FRS = es la fuerza de rotura del suelo (Kg)
- FAI = es la fuerza para arrastrar el implemento (Kg)
- FPP = es la fuerza por pendiente (Kg)
\(F (kg) = 1.4*FRS\)
\(FRS (Kg) = AET (cm)*Pr (cm)*Cr (kg/cm^2)\)
Como se puedo observar la fuerza en la barra de tiro esta definida por la profundidad de trabajo, el tipo de suelo y el tamaño del implemento a halar. Esto indica que entre más profundo, más pesado el suelo y más grande sea el implemento la fuerza en la barra de tiro aumentara y por lo tanto la potencia tambien. Es decir se requerirá un tractor de mayor tamaño.
Implemento |
Tipo de suelo |
Valor inferior |
Valor superior |
| Arado | Suelos arenosos | 0.21 | 0.42 |
| Arado | Suelos francos | 0.35 | 0.63 |
| Arado | Suelos arcillosos | 0.56 | 0.98 |
La labor de arar es la que más consume potencia. Es con la potencia requerida para esta labor que se selecciona el tractor, dado que es el valor crítico de operación. Es decir si el tractor además de arar será utilizado para halar un remolque, la fuerza utilizada en esta actividad será mucha menor que la de mover un arado. El coeficiente de rotura depende del tipo de suelo (Ver Tabla 4), y el ancho de trabajo depende del implemento, este último el fabricante lo debe especificar.
Calculadora de la potencia de un tractor
Seleccione el tipo de suelo, el tipo de implemento a usar, el ancho y profundidad de trabajo, y estime la potencia del tractor requerido y su rendimiento en la labor. Tenga en cuenta:- El arado de disco y las rastras no profundiza a mas de 25 cm. Las rastras son de los implementos de mayor ancho de trabajo efectivo disponbles en el mercado.
- El arado de cincel no profundiza a mas de 50 cm.
- El subsolador máximo profundiza a 70 cm, pero en consumo de potencia es alto.
¿Cuáles son las fases de la labranza?
| Fase de Labranza | Objetivos | Implementos Comunes |
|---|---|---|
| Labranza Primaria |
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| Labranza Secundaria |
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Labranza primaria
La labranza primaria es el proceso inicial en la preparación del suelo para la siembra o cultivo. Su objetivo principal es romper la capa superficial del suelo, aflojarlo y mejorar su estructura, facilitando la penetración de las raíces de las plantas. Este tipo de labranza se realiza generalmente con el uso de maquinaria pesada, como el arado, que remueve la capa más profunda del suelo, volteándola o creando surcos para preparar el terreno adecuadamente.
Los implementos o aditamentos del tractor son esenciales a la hora de realizar los diferentes trabajos y varian de acuerdo a la labor que se vaya a realizar. Los más importantes durante la preparación son los arados. Como ya explicamos en general para una labranza convecional se utilizan arados de disco y en la labranza minima arados de cincel. En esta sección se hará enfasis en los equipos más usados, y sus carácteristicas.Es importante mencionar que existen tipos de enganches dependiendo el implemento. En general esta el enganche a un punto que es muy comun para remolcar ya que solo se requiere transferir fuerza de tiro al implemento y el enganche a tres puntos que es el más común en arados que permite restringir el movimiento en todas direcciones del implemento generando la resistencia el suelo para su rotura. Otros menos comun en el enganche de dos puntos o semimontado
Arado de disco
El arado de disco es un implemento agrícola diseñado para labrar el suelo mediante la acción de discos giratorios. Está compuesto principalmente por una serie de discos concéntricos montados en un eje horizontal. Estos discos cortan, rompen y voltean la capa superficial del suelo mientras giran. Cada disco tiene un borde cortante que realiza la tarea de cortar y desmenuzar el suelo. Los discos pueden ajustarse para controlar la profundidad de labranza y el ángulo de corte. Algunos arados de disco también cuentan con ajustes para variar la separación entre los discos. Este tipo de arado es comúnmente utilizado en labores de preparación del suelo antes de la siembra. El giro de los discos facilita la mezcla del suelo, promoviendo una distribución uniforme de los residuos vegetales y mejorando las condiciones para el crecimiento de las plantas. Además, el diseño del arado de disco ayuda a evitar la formación de terrones y a mantener una superficie del suelo más nivelada.Existen discos de 20", 22", 24" y 26" de diametro. La selección del disco se realiza dependiendo la profundidad de trabajo requerida. Como regla general la profundidad a la que el arado es capaz de labrar el suelo corresponde a 1/3 de su diametro, así por ejemplo para el diametro de 26" su profundidad de trabajo será aproximadamente 22 cm.
Figura 3: Arado de disco
El diseño del arado de discos permite un labrado rápido y eficiente, adecuado para una variedad de condiciones de suelo. Además, la profundidad de labrado del arado de disco es ajustable, lo que permite adaptarse fácilmente a las necesidades específicas del suelo y los cultivos. A diferencia de otros tipos de arados, los discos giratorios tienen menos probabilidades de atascarse con residuos vegetales, lo que garantiza un funcionamiento más continuo y sin interrupciones. Sin embargo, a pesar de sus ventajas, el arado de disco también presenta algunas limitaciones. Requiere un tractor con suficiente potencia para operar eficazmente debido a la energía necesaria para hacer girar los discos. Además, puede tener dificultades para penetrar suelos duros o compactados, lo que limita su eficacia en ciertas condiciones. El labrado con discos puede descomponer la estructura del suelo y aumentar el riesgo de erosión, especialmente en suelos inclinados o propensos a la pérdida de humedad. Además, los arados de disco pueden ser más costosos de adquirir y mantener en comparación con otros implementos agrícolas más simples, lo que puede representar una inversión inicial significativa.
Arado de cincel
El arado de cincel es un implemento agrícola diseñado para labrar el suelo de manera eficiente y profunda, especialmente en suelos compactados o con residuos vegetales. Consiste en una barra de metal resistente con varios cinceles o dientes afilados montados en un ángulo hacia abajo. Estos cinceles penetran en el suelo y lo rompen, creando surcos profundos y dejando una superficie suelta y aireada. Cada cincel está diseñado para cortar y levantar el suelo, rompiendo la capa compactada y facilitando el crecimiento de las raíces de las plantas. La distancia entre los cinceles se puede ajustar para adaptarse a diferentes anchos de trabajo y tipos de suelo. De este arado existen variaciones como el arado de cincel vibratorio. En este caso este implemento no restringe por completo el movimiento del cincel, este equipo tiene en su composición resortes que permiten un movimiento vibratorio (de ahí su nombre) de los dientes aumentando la fragmentación del material.Entre sus ventajas destacan El arado puede trabajar a profundidades mucho mayores que otros tipos de arados, lo que lo hace ideal para la preparación del suelo en condiciones de suelo difíciles o para cultivos que requieren una mayor profundidad de siembra. Este arado puede llegar hasta los 50 cm de profundidad aunque con un requerimiento alto en potencia del tractor. Una de las características distintivas del arado de cincel es su capacidad para labrar el suelo sin voltearlo, lo que ayuda a conservar la estructura del suelo y a reducir la erosión. Además, el arado de cincel es menos propenso a atascarse con residuos vegetales aunque si arrastra dichos residuos haciendo necesario su limpieza durante la operación para no perder capacidad de rotura en el suelo. Es un implemento de enganche a tres puntos lo que implica que el tractor a utilizar tenga este tipo de enganche y el sistema hidraulico para levantar y transportar dicho implemento.
Figura 4: Arado subsolador de 3 dientes
Subsolador
El subsolador es una herramienta agrícola diseñada para romper capas compactadas del suelo a profundidades mayores que las alcanzadas por arados convencionales, generalmente de 50 cm en adelante hasta máximo 100 cm. Consiste en un implemento con dientes o rejas que penetran en el suelo y lo rompen, permitiendo mejorar la estructura del suelo y facilitar la penetración de las raíces de los cultivos. El subsolador se utiliza principalmente en suelos compactados, donde la compactación puede limitar el crecimiento de las raíces y afectar negativamente el rendimiento de los cultivos. Al romper las capas compactadas, el subsolador mejora la infiltración del agua, la circulación del aire y la absorción de nutrientes, lo que contribuye a una mejor salud del suelo y un rendimiento más alto de los cultivos. En general se recomienda para usar en terrenos con capas compactadas que limitan el desarrollo normal de los cultivos.El subsolador ofrece diversas ventajas para la agricultura moderna. Al romper las capas compactadas del suelo, facilita la circulación del aire y la infiltración del agua, lo que mejora significativamente las condiciones de crecimiento para las plantas. Esta mejora en las condiciones del suelo puede traducirse en un aumento del rendimiento de los cultivos, ya que favorece un mejor desarrollo de las raíces y una mayor absorción de nutrientes. Sin embargo, el uso del subsolador también conlleva ciertas desventajas. Su costo inicial puede ser significativo, especialmente para modelos grandes o avanzados tecnológicamente. Además, existe el riesgo de compactación secundaria si el subsolador no se utiliza adecuadamente, ya que los surcos creados pueden llenarse con material más denso durante la operación de otras maquinarias agrícolas. Además, debido a que requiere tractores potentes para operar, especialmente en suelos compactados o duros, puede aumentar los costos de combustible y mantenimiento. Además, si se mecaniza con este implemento cultivos perennes existe el riesgo de dañar las raíces de los cultivos si el subsolador se utiliza incorrectamente o en condiciones inapropiadas, lo que podría tener un impacto negativo en el rendimiento de los cultivos.
Es un implemento que arrastra los materiales vegetales y residuos de cultivo, lo que hace necesaria su limpieza durante la operación para que no se pierda capacidad de rutura. Adicional, su operación debe hacerse con suelos con bajo contenido de humedad (recordar el grado de humedad requerido para mecanización), y se hace enfasis en este implemento dado que la potencia requerida para su operación es alta por la fuerza de arraste del implemento (FRI), lo que en un suelo humedad generará mayor compactación dado el patinamiento del tractor. Es un implemento con enganche a 3 puntos lo que indica que requiere un sistema hidraulico.
Figura 4: Arado de subsolador de 1 diente
Labranza secundaria
La labranza secundaria en suelos es una serie de prácticas realizadas después de la labranza primaria (como el arado) para preparar el suelo para la siembra o plantación. Su objetivo es mejorar la estructura del suelo, controlar la humedad y reducir la compactación. Estas labores incluyen el rastrillado, el desmenuzamiento de terrones y la nivelación del terreno. La labranza secundaria favorece la aireación del suelo, mejora la penetración de las raíces y facilita el control de malezas
En cuanto a la mecanización, se refiere al uso de maquinaria agrícola para realizar estas tareas de manera más eficiente. Los tractores, rastras, cultivadores, sembradoras y otras máquinas especializadas permiten que la labranza secundaria se lleve a cabo con mayor precisión, rapidez y a menor costo que con métodos manuales. La mecanización también optimiza la distribución de insumos como fertilizantes y plaguicidas, mejorando el rendimiento de los cultivos y reduciendo el esfuerzo físico requerido en el proceso.
Rastra de discos
Una rastra es una herramienta agrícola utilizada para realizar la labranza secundaria del suelo. Se emplea para aflojar, nivelar y desmenuzar el terreno después de la labranza primaria, con el objetivo de preparar el suelo para la siembra o el cultivo. Su función principal es romper los terrones grandes de tierra, mejorar la aireación del suelo y eliminar residuos vegetales o restos de cultivos anteriores.
Existen diferentes tipos de rastras, pero las más comunes son las rastras de discos y las rastras de púas. Las rastras de discos cuentan con discos metálicos que giran al ser arrastrados por el tractor, cortando y removiendo el suelo en un ángulo que facilita el desmenuzamiento de la tierra. Son muy eficaces en suelos duros o compactados. Por otro lado, las rastras de púas tienen varillas o dientes metálicos que también sirven para romper y airear el suelo, pero son más utilizadas en terrenos menos compactos. La rastra también ayuda a mejorar el drenaje del suelo, deshaciendo las costras superficiales y permitiendo que el agua de lluvia o de riego se infiltre mejor. Además, contribuye al control de malezas, ya que puede cortar o enterrar las plantas no deseadas.
En cuanto a la mecanización, es uno de los implementos con mayor rendimiento de trabajo dada su velocidad de operación y ancho de trabajo. Esto también mejora la precisión y la consistencia del trabajo, reduciendo la variabilidad en la preparación del terreno y, en consecuencia, optimizando el rendimiento de los cultivos. Se puede ver como la "evolución" del disco de arado ya que en este caso no se da un vuelco por completo al suelo pero si se logra una ruptura de la superfice y profundiades de trabajo promedio de 20 cm a mayores velocidades y con menor consumo de potencia. Es un implemento de tiro lo que indica que solo tiene un punto de engache. Las rastras generalmente utilizadas en el centro del pais se denominan "rastras andinas" que destacan por tener menor tamaño y peso. Para extensiones mayores como al sur del paí se usan rastras de mayor peso, y tamaño; obvimente de mayor consumo de potencia auqnue con el mismo principio de funcionamiento
Figura 5: Rastra Jhon Deere
Paleadora
La paleadora es una máquina agrícola utilizada principalmente para trabajar la tierra en la preparación del suelo, especialmente en labores de excavación o movimiento de tierra. Su función principal es remover y aflojar el suelo, facilitando su aireación y la incorporación de nutrientes o material orgánico. Las paleadoras son especialmente útiles en terrenos duros, compactados o con poca preparación, ya que permiten una remoción más profunda del suelo en comparación con otros implementos agrícolas.
Existen varios tipos de paleadoras, pero las más comunes son las paleadoras de arrastre y las paleadoras hidráulicas. Las paleadoras de arrastre se enganchan a un tractor y son arrastradas por este, mientras que las paleadoras hidráulicas están montadas en maquinaria pesada y utilizan un sistema hidráulico para mover grandes cantidades de tierra de manera más eficiente.
Una de las mayores virtudes de este implemento es que incorpora material organico al suelo de manera uniforme (cascarilla, compost, gallinzas) y a profundidades de raiz (20 a 30 cm). Adicional fragmenta el suelo el fragmentos de tamaño "medio" es decir no pulveriza permitiendo una aireación adecuada del suelo, pero disgrega lo suficiente para no formar "terrones". Es un implemento de enganche a 3 puntos o montado en el tractor que requiere del uso del toma de potencia. Dado que tiene mayor cantidad de piezas moviles requiere mayor mantenimiento y sufre un desgaste mayor.
Figura 6: Paleadora
Retovo
El retovo es un implemento agrícola diseñado para llevar a cabo tareas de labranza secundaria, específicamente en la preparación superficial del suelo. Su función principal es realizar un afinado y nivelado del terreno, desmenuzando los terrones que quedan después de la labranza primaria y preparando el suelo para la siembra. Este implemento suele utilizarse después de que el terreno ha sido arado y, en ocasiones, después de una primera pasada de rastra.
El retovo es especialmente útil en suelos que requieren una nivelación precisa y una textura fina, lo cual es esencial para la adecuada germinación de las semillas y el desarrollo de las plantas. Su diseño generalmente incluye cuchillas o discos que permiten cortar y desmenuzar la capa superior del suelo, ayudando a reducir la compactación y mejorando la aireación y drenaje.
El retovo, en combinación con otros implementos, permite optimizar la preparación del suelo para diversos cultivos, asegurando un ambiente adecuado para las etapas iniciales de germinación y desarrollo. Es recomendable calibrar (al igual que todos los implementos) las rpm de cada cuchilla, en general este implemento se suele usar con altas revoluciones lo que genera pulverización del suelo. Es un implemento de enganche a tres puntos o montado que requiere uso de toma de potencia.
Figura 6: Paleadora
Árbol de decisión para elección de maquinaria en labranza
Bibliografía
- Hunt, D. R., & Wilson, J. R. (2015). Farm Power and Machinery Management (11th ed.). Wiley
- Kepner, R. A., Bainer, R., & Barger, E. L. (2005). Principles of Farm Machinery (3rd ed.). CBS Publishers & Distributors