SOLUCIONARIO-MECA-I-y-II-1-UNAS ingeniería agro-nomo

MANUAL DE EJERCICIOS DE MECANIZACIÓN AGRÍCOLA 51
AREA DE INGENIERÍA AGRÍCOLA – FACULTAD DE AGRONOMÍA - UNAS – Tingo María 2006

Problema 41

En la evaluación de la performance de una rastra de discos excéntrica, sobre un campo
de 2 hectáreas, se han obtenido los siguientes datos:

• Superposición 92%
• Ancho de corte total = 1050 mm.
• Tiempo total de evaluación = 3 ½ horas
• Tiempos perdidos = 20 minutos
• Tiempo de vueltas en la cabecera = 15 minutos
• Longitud del campo = 7500m.
Se pide calcular:
Rendimiento de trabajo, Capacidad efectiva y velocidad promedio de trabajo.

Datos:

Implemento = Rastra
Área = 2há.
Superposición = 92%
Ancho de corte total = 1.50m
Tiempo total de evaluación = 3.5 horas = 3h 30min
Tiempo perdido = 20min
Tiempo de vueltas en las cabeceras = 15 min
Longitud del campo 100m

Tiempo total (TT) = Te + Tp + Tvc

200m Te = TT – Tp - Tvc
2ha Te = 210` - 20` - 15`

100m Te=175`

Grado de cubrimiento Co

aCo = AreaAnimal = 20,000m2
Area Re al  L N

N = número de pasadas de la sembradora = 100 15 = 67 pasadas

Co = 0.92
Rendimiento de tiempo (nt)

nt == Te 100 Autores: M.Sc. Segundo C. Rodríguez Delgado Ingº Henry Dante Sánchez Díaz
TT

nt = 175 100
`210

nt = 83.33%

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nRendimient o de trabajo( w)
nw = te  Tvc 100

FT

nw = 175 + 15 100
210

nw = 90.48%

Capacidad teórica (CT)

CT = Ano min al = 20,000 m 2 = 20,000 m 2 V = d = 67  200 = 13400m
te + Tvc 175`+15` 3.167h te 175`min  60 1050seg
1min
CT = 6,315.78 m2
h V = 1.276 m
s
RESPUESTA
Respuesta
CT = 0.6316 ha  1.90 h
h ha V = 4.6 Kw
h

Problema 42

Un implemento surcador de 3 cuerpos, puede abrir surcos hasta una profundidad de
0.40m con un área de influencia de 0.50m cada uno. El tractor trabaja a 3 KPH sobre
terreno relativamente flojo, donde la resistencia específica del suelo es de 50 Kg/dm2. Se
ha controlado el trabajo del surcador en una área de 4.5 ha, obteniéndose surcos en
promedio de una longitud de 1.50m y los tiempos controlados son los siguientes:
Tiempo efectivo = 10 horas
Tiempos perdidos = 60 minutos
Tiempo de vueltas en la cabecera = 48 minutos
Longitud muerto = 12 minutos.
Se pide determinar:
a) Determinar los rendimientos y la capacidad de trabajo del tractor.
b) Cual es el tamaño del tractor más recomendable para esta labor.

Datos:

Surcador N=3
Pr = 0.40m
At = 1.50m
V = 3 Km/h
Ut = 50Kg/dm2

Autores: M.Sc. Segundo C. Rodríguez Delgado Ingº Henry Dante Sánchez Díaz

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A = 4.5m
TT = T e + Tp + TUC
TT = 708min
TT = 11.8h
Te = 10 h= 600min
Tp = 60min = 1 h
Tvc =48 min

a) Ce y nw

nt = Te 100 = 600 100 CT = 4.5has = 4.5has
TT 708 600 + 48 10.8h

nt = 84.75%

a) nw = te+ T 100 CT = 0.417 ha  2.4 h ha
UC h

T Ce = 0.417ha  0.9153 100
T h 100

nw = 91.53%

Ce = 0.382 has  2.62 h
h ha

nPe = PBT
f

PBT = Fx V

a nFx = Ut  pr  e 

= Kg

Fx 50  4dm  5dm  3
2

dm

=Fx 3000Kg

PBT = 3000Kg  0.83 m  1Hp
s 76Kg  m s

PBT = 32.76Hp

Para un tractor de doble tracción su eficiencia es del 75%

Pe = 32.76 = 44Hp
0.75

Tamaño suficiente el shangahi de 47hp

Problema 43

Una sembradora de precisión de 6 tachos tiene ruedas de mando de 0.60m de diámetro y
el número de perforaciones del plato sembrador es 25.

Autores: M.Sc. Segundo C. Rodríguez Delgado Ingº Henry Dante Sánchez Díaz

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a) Qué espaciamiento se conseguirá entre golpes, si la rueda de mando al ponerse en
contacto con el suelo arrastra al plato sembrador con una velocidad de 15 RPM,
para un avance del tractor de 4 KPH.

b) Cual es la densidad de siembra si por cada golpe se colocan 3 semillas y el
espaciamiento entre hileras es de 80 cm.

Datos:

Sembradora N = 6 tachos

m = 60cm
N = 25
Wp = 15rpm
Vm = 4 k m

h
3 semillas golpe
e = 80cm

a)E = Cm  Wm 
N Wp

Vm = 4Kw  1000 m  1h
h 1Km 60 min

E = 2rgWm

66.67 m = 2(3.1415 )(0.30m)Wm

min
Wm = 35.37 rev min

E =   Wm 
N Wp

E = (3.1415)(0.60)  35.37rpm 
15rpm
25

E = 0.178m  17.8cm

b) 0.80m 1 golpe______ 0.1422 m2
0.178m x _______ 10,000 m2

X = 70,000.5 golpes
ha

Rendimient o 70,323  3 = 210,970.5 plantas
ha

Si consideram os un poder germinativ o del el100%

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Problema 44

Un tractor moderno de 150Kw de potencia al motor, es utilizado para un trabajo de
aradura primaria, en un suelo de textura franco – arcillosa, fuertemente compactado. Este
tractor tiene una eficiencia de tracción de 65%, el arado, cuyos cuerpos cortan 35cm de
ancho cada uno, ejecuta una labranza semi profunda (p=30cm). Se pregunta:
a) Cuál es la unidad de tracción.
b) Qué potencia en la barra de tiro se esta desarrollando
c) Cuál es el número de cuerpos del arado
No es necesario el uso del ABACO.

Datos:
Pe = 150 Kw
Textura: Fr Ar
V = 6 K/H
N = 65%
ae = 35 cm
pr= 30 cm

Vt = ?

na) Pe = PBT → PBT = Pe  n
PBT = 150  0.65
Fx = PBT = 97.5Kw PBT = 97.5Kw
V 1.67 m
s

Fx = 58.38KN = 5957.47Kg

Fx = Ut x pr x ae x n

n=Considerando 8

5957.47 Kg = Ut  3dm  3.5dm  8 Respuesta

Ut = 5957.47 Ut= 71 Kg/dm2
3 3.5  8 PBT=97.5Kw

Ut = 71 Kg n=8 cuerpos
dm 2

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Problema 45

Un arado de discos montado en un tractor moderno convencional, de aspiración natural,
de 100Kw de potencia efectiva, con una eficiencia de transmisión de 90%, se utiliza para
arar un campo a 25cm de profundidad, donde se va a sembrar maíz. El campo está
ubicado a 3500msnm sobre una planicie, donde el patinaje es del 10%, el coeficiente de
resistencia a la rodadura es de 0.004 para todas las ruedas y la resistencia específica del
suelo es 60Kg/dm2. El arado avanza formando 48° con respecto a la barra porta
herramientas, con ángulo vertical de 15°, para un grado de cubrimiento de 85 %. Si la
aradura se realiza a 5.5 KPH, se pide determinar el ancho de corte total y el número de
cuerpos requeridos.

Datos:

Arado de disco Q = 40Kw
Pe = 100Kw β = 15º
Nt = 90% Co = 85%
Pr = 25cm

H = 3500msnm α + δ = 90
V = 5.5Km/h α = 42º
S = 10%
t = ?
n=?
Ψ = 0.04
Ut = 60Kg/dm2
γ = 48º
α = 42º
Fx = Ut x pr x t

n= 2senα 2Rpr − pr2

Cálculo de pérdidas

Pa = Peh = 100(3500) = 3.5Kw

10,000.00 10,000.00

Pt = Pe .na(1− nt)

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n = (1 – h / 10,000) = 65%

Pt = 100(0.65)(0.1)

Pt = 6.5Kw
Ps = 0.1(100 – 3.5 - 6.5)

Ps = 9Kw
R = QΨ

R = 40(0.04)

R = 1.6KN

V = 5 (1 - 0.1)

V = 4.5Km/h = 1.25m/seg

PR = 1.6KN X 1.25 m/seg

Pr = 2 Kw
PF = PBT = (100 – 3.5 - 6.5 – 9 - 2)

PBT = 79.0 Kw

Fx = PBT = 79.0Kw
V 1.39 m s

Fx = 56.834KN = 5683.45Kg

Fx = Ut  pr  aet

aet = Fx = 5683.45Kg
Ut  pr Kg
60 dm2  2.5dm

aet = 37.89dm = 3.789m

aet  3.8m

Problema 46

Un agricultor cuenta con un tractor de 80 Kw. de potencia efectiva y desea utilizarlo para
realizar el trabajo de aradura primaria en su finca, para la siembra de maíz. El arado que
debe utilizar el uno de discos. Dadas las características del campo un buen criterio es
considerar que este tractor pierde en promedio 45% de su potencia, trabajando a 2 MPH.
El suelo es arcilloso y se desea removerlo a 25cm de profundidad. Para este trabajo, es
necesario que el tractor avance formando un ángulo de 42° con respecto a la barra porta
herramientas. El ángulo vertical del disco es 15°. El grado de cubrimiento es de 85%.
Determinar el ancho de corte total y el número de discos necesarios.
Datos:
Pe = 80Kw
Arado de disco

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Pérdida = 45% eficiencia 55%

V = 2MPH

Pr = 25cm

 = 24º
 = 15º
Co = 85% → S = 15%

aet = ?
n=?

aet = ?

PP

a) n = BT  0.55 = BT  P = 44Kw

Pe 80Km BT

PBT = Fx V  Fx = PBT = 44Kw = 49.44KN
V 0.89 m s

V = 2millas  1609m  1h
h 1milla 3600seg

V = 0.89 m s

Fx = 49.44K N  1000N  1Kg
1K N 9.8N

Fx = 5044.71Kg

 = 2.5 pr = 2.5(25) = 64.7cm
cos  cos(15º)

an = 2sen 2Rpr − pr2

an = 2sen(42º) 2(64.7)(25) − (25)2

an = 42.16cm

ae = an(1 − s)
ae = 42.16(1 − 0.15)

ae = 35.484cm

Por seguridad, un terreno arcilloso pesado Ut = 90Kg/dm2

Fx= Ut x ac x n x pr

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5044.71Kg = 90Kg  35484dm  n  2.5
dm 2

n = 5044.71
90  3.548  2.5

n = 6.1  6cuerpos

aet = 6.1 (3.5484)

aet = 2.13m

Problema 47 dinámica 2

Una rastra de discos excéntrica opera con ángulos de 20° y 25° para el cuerpo delantero
y posterior, respectivamente. Los centros de ambos cuerpos están a 2.45m y 4.25m
detrás de una línea transversal que pasa por el punto de enganche de las barras de tiro.
Los componentes ortogonales de resistencia sobre el arado son: Tf = 3.1KN; Df = 2.65; Tr
= 3.35KN. Se pide calcular:
a. El ángulo horizontal que forma la resultante.
b. El valor de la resultante.
c. La excentricidad.

Datos: e m = 2.45m
Rastra de discos excéntrica
TF
1 = 20º
1 =220º= 25º 70º
2 =m2=5º2.45 3.1KN
m =n2.=454.25
n = 4T.F25= 3.1K N 20º
TF =D3F.1=K2N.65K N
DF = 2.65KN Fx1

2.65KN n = 4.25m

65º
25º

Fx2

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Fx1 = Tg70º = 8.52K N
3.1K N

70º 3.1KN
20º

Fx1

65º Fx2 = Tg65º = 5.68K N
2.65

25º 2.65 KN
Fx2
b) 70 + 65 − X = 180 → X = 45º

8.9KN 70º 6.27KN

8.9 = R
Sen65º Sen45º

45º 65º R R = 8.9sen45º = (8.9(0.707))
sen65º 0.9063

R = 6.94K N

 Mo = −Fy1(e) − Fx(m) − Fy2 (e) + Fx2 (m + n)
 Mo = −3.1K N (e) − 8.52(2.45) − 2.65(e) + 5.68(2.45 + 4.25)
c)  Mo = −3.1(e) − 20.874 − 2.65(e) + 38.056 = 0
5.75(e) = 17.1821

e = 2.99m

Problema 48

Un agricultor desea saber sobre las características de los implementos que puede
adquirir para las labores de aradura primaria. Está por decidir su compra entre un arado
de vertederas y otro de discos. Las condiciones que pueden ayudarle son:

Tiempo total de evaluación = 3 ½ horas
Tiempos perdidos = 20 minutos
Tiempo de vueltas en la cabecera = 15 minutos
Longitud del campo = 7500m.

Autores: M.Sc. Segundo C. Rodríguez Delgado Ingº Henry Dante Sánchez Díaz

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Sus suelos son engramados, con raíces pesadas, de textura bastante arcillosa y
pegajosa.

No interesa para su explotación que el terreno quede desigual o que haya un buen
cubrimiento del rastrojo.
El tractor que posee es uno de ruedas de 70 caballos a la volante.
Si usted fuera contratado como extensionista, cómo ayudaría al agricultor a tomar una
decisión en cuanto a:
a) Qué tipo de implemento recomendaría, cual es el tamaño de los cuerpos para una

profundidad de aradura de 25cm.
b) Para las condiciones de suelo, qué ajuste haría usted. Y qué ancho de corte

individual y total obtendría.

Datos:

TT = 3h30` = 210min
Tp = 20min
Tvc = 15min
Longitud campo = 7500m
Segun textura Ut = 63Kg/dm2

Pv  Pe = 70cv

a) Tipo de implemento para una profundidad de = 25cm
Según las características del terreno, son suelos engramados, raíces pesadas,
seleccionamos un arado de discos.

c) Si el tractor es de llanta de doble tracción

n  75%

nf = PBT  PBT = nf  Pe
Pe

PBT = 0.75 (70CV)
PBT = 52.5 CV

Fx = PBT
V

Para trabajos de aradura primaria y terrenos duros:

V = 5Km  1.39m
hs

Autores: M.Sc. Segundo C. Rodríguez Delgado Ingº Henry Dante Sánchez Díaz

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Fx = 52.5cv  75Kg  m s
1.39 m 1CV

s

Fx = 2832.7Kg

La regulación para el trabajo óptimo debe ser:

 = 12º−15º ; = 42º−45º

Ancho de corte individual:

an = 2sen 2Rpr − pr2

 = 2.5 pr = 2.5(25) = 64.7cm

cos cos15º

an = 2sen(42º) (64.7)(25) − 625

an = 42.16cm

ae = an(1 − s)

La superposición se considera 15%

ae = 42.16(0.85)

ae = 35.50cm

Fx = Ut  aet  pr
2832.7Kg = 65Kg  aet  2.5dm

dm 2
aet = 17.98dm = 179.8m  n = 5.07
aet = aet

n
n = 5.07cuerpos
ae = 179.8 = 35.5cm

5.07

TT = Te + Tp + Tvc
Te = 210` - 20` - 15`
Te = 175 minutos
Co = 85%

Rendimiento de tiempo para 1ha

nt = 175 100 = ?83.3%
210`

Rendimiento de trabajo (nw)

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nw = 90.95%

Ct = 1ha
3.17h

Ct = ha = 3.17 h Respuesta Ce = 0.223 ha = 4.48 ha
0.315 h h
h ha
nw = 90.5%
Ce = Ct  nw  Co
100

0.315  (83.3)(0.85)

Ce =
100

Problema 49

La UNAS cuenta con un tractor mediano de ruedas de 40Kw de potencia indicada y se
desea utilizar esta maquina para realizar un trabajo de aradura en FUNASI, para la
siembra de maíz. El arado que se utiliza es uno de discos. Dada las características de
campo y del tractor, un buen criterio es considerar que este tractor pierde en promedio
45% de su potencia, trabajando a 2MPH. El suelo es arcilloso y se desea removerlo a 25
cm de profundidad. Para este trabajo, es necesario que el tractor avance formando un
ángulo de 42° respecto a la barra porta herramientas. El ángulo vertical del disco es 15°
El grado de cubrimiento es de 85%. Determinar el ancho de corte total y él numero de
discos necesarios.

Datos:

Suelo arcilloso fuertemente comp. Ut = 110Kg/dm2

Pi = 40Kw

Siembra maíz con arado de discos

Pérdida potencia 25% Eficiencia 75%

V = 5Km/h = 1.39m/s

Pr = 25 cm

 = 42º Pe  0.9(Pi)  = 2.5 pr
 = 15º cos 
Co = 85% Pe = 36Kw
aet = ?  = 2.5(25)
n=?
cos15
 = 64.7cm

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n= PBT  0.75 = PBT  PBT = 27Kw
Pe 36

Fx = PBT = 27Kw  FX = 19.42K N
V 1.39 m s

Fx = 1982Kg

Fx = Ut  aet  pr
1982 = 110Kg  aet  2.5dm

dm 2
aet = 7.2dm
aet = 72.0cm

an = 2sen 2Rpr − pr2
an = 42.16cm

ae = an(1− s)
ae = 42.16(1− 0.15)

ae = 35.84cm
aet = aet  n
n = aet = 72cm  n = 2..cuerpos

ae 35.84cm

Problema 50

Con los datos que se muestran realice los cálculos correspondientes para determinar la
performance de la aradura:

Datos:

V = 7Km = 1.94 m s
h

Suelo Fr Ao de compactación media Ut = 56Kg/dm2

Pr = 30cm Fx = ?
PBT = ?
e = 35cm Pi = ?

n=5
nf = 75%

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Fx = Ut  pr  ae  n

Fx = 56 Kg  3dm  3.5dm  5
dm 2

Fx = 2940Kg

PBT = Fx V

PBT = 2940Kg 1.94 m s

PBT = 5703.6Kg − m s  1Hp
76Kg  m
s

PBT = 75Hp

nF = PBT  0.75 = 75Hp
Pe Pe

Pe = 100Hp

Pi = 1.1Pe

Pi = 110Hp

Problema 51

Un agricultor consulta a un Ingeniero Agrónomo sobre los implementos que puede
adquirir para un trabajo de aradura primaria y complementaria. De los datos de campo
que el ingeniero puede obtener se desprende lo siguiente: suelos engramados y de
textura arcillosa y pesada, el uso que le va a dar al suelo es para la siembra de pastos,
posee un tractor de 80kw de potencia efectiva.

a) Que tipo de arado recomendaría usted, cual es el tamaño de los cuerpos para una
profundidad de 30cm.

b) Si posee una rastra excéntrica de 32 discos. Podrá el tractor halar esa rastra o está
sobredimensionado y cuánto. En ese caso que características tendría la rastra que
puede recomendar.

Datos:
Suelos engramados de textura arcillosa y pesados
Siembra de pastos
Pe = 80Kw
Ut = 90Kg/dm2
Pr = 30cm

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MANUAL DE EJERCICIOS DE MECANIZACIÓN AGRÍCOLA 66
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a) Qué tipo de arado sería necesario por las características del suelo, nF = 60% Tractor

de llanta simple, pérdida de potencia  40%
nF = PBTR  0.60 = PBT

Pe 80Kw
PBT = 48Kw

Para un trabajo de aradura y dadas las condiciones del terreno, la velocidad promedio de
trabajo es de 5Km/h = 1.39m/s

PBT = Fx V
Fx = 48Kw1.39 m s
Fx = 66.67K N

Fx = 6802.7Kg

Fx = Ut  ae  pr  n
Fx = Ut  aet  pr

aet = Fx = 67802.7 = 25.2dm
Ut  pr 90  3

aet = 2.52m

Un arado de discos tiene un promedio ae  36cm
n = aet = 252 = 7CUERPOS

ae 36

El tamaño del implemento es de 7 cuerpos
b) Si es una rastra excéntrica, cada disco requiere en promedio 2Kw/disco de la

potencia efectiva del tractor
32 discos x 2Kw/disco = 64Kw pero el tractor tiene 80Kw
si puede jalar el tractor al implemneto

Problema 52

La fuerza de arrastre requerida para un arado de vertederas de 16 pulgadas de ancho de
corte individual, cuando trabaja a 20cm de profundidad, fue de 18 KN.
a) Cual es la resistencia específica.

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MANUAL DE EJERCICIOS DE MECANIZACIÓN AGRÍCOLA 67
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b) Cuál es la potencia del tractor en la barra de tiro para una velocidad de 5.5 KPH.
Datos:
Fx = 18KN= 1836.7Kg
Ae = 16 pulgadas = 40.64cm = 4.064dm
Pr = 20 cm = 2 dm

Fx = Ut  ae n pr

Ut = Fx pr = 1836.7Kg
ae  n 
(4.064)(31)(2dm)

Ut = 75.3 Kg dm2

b) PBT = Fx . V

PBT = 1836.7 kg. x 1.53 m/s

PBT = 2810.151 kg – m/s x 1 HP

76 kg – m/s

PBT = 37 HP

Problema 53

Para trabajar un terreno de forma rectangular de 6 hectáreas (300 m x 200m) se ha

empleado un arado de vertederas de 4 cuerpos que corta 1.20m de ancho, con un grado

de cubrimiento del 90%. El terreno es franco arcilloso, en el que el tractor viaja a una

velocidad de 5 KPH, para una profundidad de 25 cm. Los tiempos controlados en la

evaluación de campo son: = 11500 segundos.
– Tiempo perdido

- Tiempo efectivo = 800 minutos.

- Tiempo en dar vueltas en la cabecera = 4300segundos = 72 minutos.

Se pide calcular:

c) El tamaño del tractor.

d) El rendimiento y capacidad de aradura.

Datos: Arado de vertederas

6há 300 m. Terreno = Fr Ar
Ut = 40Kg/dm2

200m

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MANUAL DE EJERCICIOS DE MECANIZACIÓN AGRÍCOLA 68
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n= 4
ae =1.2 m.
Co = 90%
V = 5Km/h = 1.39m/s
Pr = 2.5cm
Tp =11500seg = 191`40``
Te = 800min
Tvc = 71`40``

a) Pi = ?
Fx = Ut  pr  aet
Fx = 40 Kg dm2  2.5 12dm
Fx = 1200Kg

PBT = Fx V

PBT = 1200Kg 1.39 m s  1Hp
76Kg  m
s

PBT = 22Hp

Considerando un tractor de doble tracción: n  75%

nF = PBT  0.75 = 22  Pe = 29.3 Hp
Pe Pe

Considerando un tractor de simple tracción: nF=50%

Pe = 44Hp

Si la potencia es baja, esto se debe a que el suelo tiene baja resistencia mecánica
Fr Ar

Ut = 40Kg/dm2 y la profundidad es solo 25cm

b) TT = Te + Tp + TVC
TT = 191`40`` + 800` + 71`40" = 1033`20”
TT = 17h43`20`` = 17.722h

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MANUAL DE EJERCICIOS DE MECANIZACIÓN AGRÍCOLA 69
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nt = te 100  nt = 3.1944h = 0.1803
tT 17.722h

nt = 18.03

nw = te + tw 100  nw = 0.2477
TT
nw = 24.77%

Co=90%

Ct = Area nominal = 6has = 1.367 has h ó Ct= 0.73h/ha
te + tvc 4.389h

Ce = 1.367has  0.9  0.2478
h

Ce = 0.3148 has = 3,280 h
h has

Esto explica que la eficiencia en el tiempo en vueltas, cabeceras y un exceso en tiempos
perdidos pero en trabajos de aradura se presentan.

Problema 54

Según las observaciones de la práctica realizada en FUNASI, respecto a arado de discos,
responda lo siguiente:
b) Tipo de implemento (dar sus características técnicas).
c) Cual es el tamaño del tractor necesario. Haga los cálculos correspondientes.
c) Si el trabajo realizado ha arrojado la siguiente información:

Profundidad de aradura = 0.25m, ángulo de Ataque = 42°, ángulo Vertical = 15°,
espaciamiento entre discos = 0.60 m
Se pide calcular: Diámetro mínimo de los discos y valor del Angulo de ataque para una
superposición de 15%.

Datos:
Arado de discos del FUNAS I tiene n = 3
Pr = 0.25m

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MANUAL DE EJERCICIOS DE MECANIZACIÓN AGRÍCOLA 70
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 = 42º  +  = 90º
 = 15º 42 -  = 90
e = 0.60  = 48º
nuevo
s = 15º

 an
e

ae = sen
e
an = esen

an = 0.60(sen48º)

an = 0.446m
an = 44.6m

ae = an(1 − 5)
ae = 44.6(0.85)

ae = 37.9cm

Diámetro mínimo de los discos:

 = 2.5(0.25) = 0.647  64.7cm

cos15º

En FUNAS I, mayormente predomina los suelos FrAr, considerando en una Ut =
70Kg/dm2

Fx = Ut  pr  ae  n
Fx = 70 Kg  2.5dm  3.79dm  3

dm 2

Fx = 1989.75Kg

PBT = Fx V

La velocidad promedio para trabajos de aradura es 5 Km/h = 1.38m/s

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MANUAL DE EJERCICIOS DE MECANIZACIÓN AGRÍCOLA 71
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PBT = 1989.75Kg 1.38 m  1Hp
s 76Kg  m
s

El tractor Shanghai es de doble tracción

 nF = PBT  Pe = 48Hp
Pe

Comprobamos: El Shanghai tiene 35.3Kw que es equivalente a 48Hp

Problema 55

Un agricultor cuenta con un tractor de 80 Kw. de potencia efectiva y desea utilizarlo para
realizar el trabajo de aradura primaria en su finca, para la siembra de fríjol. El arado que
debe utilizar es uno de discos. Dadas las características del campo un buen criterio es
considerar que este tractor pierde un promedio 40% de su potencia, trabajando a 5 KPH.
El suelo es franco arcilloso y se desea removerlo a 30cm de profundidad para este
trabajo, es necesario que el tractor avance formando un ángulo de 45 ° con respecto a la
barra de portaherramientas. El ángulo vertical del disco es 20°. El grado de cubrimiento
es de 90%. Determinar el ancho de corte total y el número de discos necesarios.

Datos:
Pe = 80Kw
Labranza primaria para frijol con arado de discos
nf = 60%
V = 5Km/h
Textura = Fr Ar
Pr = 30cm

 = 45º →  45º  = 2.5 pr
 = 20º cos 20º
Co = 90%
aet = ?  = 80cm
n=?

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MANUAL DE EJERCICIOS DE MECANIZACIÓN AGRÍCOLA 72
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an = 2sen 2Rpr − pr 2

an = 2sen(45º) 80(30) − (900)

an = 54.8cm

ae = an(1 − 5)

ae = 49.3cm

Considero por textura del suelo Ut = 56 Kg/dm2

nF = PBT  0.6 = PBT  PBT = 48Kw
Pe 80

Fx = PBT = 48Kw  Fx = 34.53
V 1.39 m s

Fx = 3523.7Kg

Fx = Ut  pr  ae  n

n = Fx = 3523.7

Ut  pr  ae 56 Kg  3dm  4.93dm
dm 2

n = 4.25cuerpos

n = 4cuerpos

Problema 56

En la evaluación de una rastra de discos excéntrica se tuvo los siguientes resultados de
campo:

Longitud de campo (m) 7500
Área (ha) 1.50
Ancho del implemento (m) 1.20
Tiempos perdidos (min) 80
Tiempo en vueltas en cabecera 20
Tiempo total (min) 285

Con los datos que se muestran, determine el rendimiento de trabajo y la capacidad
efectiva, además calcule la velocidad promedio teórica con que el tractor estuvo
trabajando en cada prueba.

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Datos:

300m

50m

A = 1.5ha
Ae = 1.20m
Tiempo Perdido = 80`
Tvc = 20`
te = 185`
TT = Tp + Tuc + Te
TT = 80` + 20` + 185`
TT = 285 minutos = 4.75 h

Co = Aterreno = 15,000m2
Area Re corrida 1.2n  300m  44

Co = 0.95

nt = te 100
tT

nt = 185` = 0.65  nt = 65%
285`

nw = Te  Tvc 100
TT

nw = 0.72  72%

Ct = Aterrreno = 1.5hás = 0.439 hás
te + Tvc 3.417h h

Ct = 2.28 h
ha

CE = 0.39 HAS H  0.72  95
100

Ce = 0.30 has h

Re spuesta

Ce = 3.33 h has

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V = d → d = 300  n
te
d = 13200n

V = 13200m = 1.19 m
11100seg s

V = 4.3 Kmh

Problema 57

Según las observaciones de la práctica realizada en FUNAS I respecto a arado de discos
responda lo siguiente:
• Tipo, características técnicas y principales dimensiones del implemento.
• Cuál es el tamaño del tractor requerido. Haga los cálculos correspondientes de

acuerdo a las características definidas en (a).
Si el trabajo realizado arrojado la siguiente información:
Profundidad de aradura no excede a los = 0.24 m
Angulo de ataque = 45°
Angulo de incidencia = 18°
Espaciamiento entre discos = 0.50m
• Cuál es el diámetro mínimo de los discos.
• Cuál es el nuevo ángulo de ataque para una superposición (s = 10%).

Datos:
Arado de discos, para labranza primaria adaptable a cualquier tipo de terreno cuya
Profundidad no excede a los 24cm

 = 45º
 = 18º
 = 2.5 pr = 63cm

cos18º
diámetro mínimo  = 63cm

an = 2sen(45º) 63(24) − 576

an = 43.3cm

ae = an(1 − S )

ae = 38.97cm

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El terreno del Fundo tiene una textura de Fr Ar empedrado consideramos una Ut = 70
Kg/dm2 el número de discos del implemento es 3 y su potencia del tractor de doble
tracción es de 35.3Kw y por ser de doble tracción nF ≈ 0.75%

Como la labor es labranza primaria V = 5Km/h
Fx = PBT = 26.5Kw

V 1.38 m s
Fx = 19.20K N

Fx = 1959.5Kg
Comprobando
Fx = 70  2.4  3.897  3
Fx = 1964Kg

Son técnicamente equivalentes

Problema 58

Un tractor agrícola de 120kw de potencia al motor, con una eficiencia de tracción del
70%, se utiliza para realizar un trabajo de aradura primaria, en un suelo franco arenoso,
con un nivel de compactación fuerte. El arado, cuyos cuerpos cortan 35 cm cada uno,
deben ejecutar una labranza semi profunda ( p= 30cm) si pide calcular:
a) La resistencia especifica.
b) La fuerza de arrastre y cuantos cuerpos se montarían en el chasis, para esas

condiciones.

Datos:
Pe = 120Kw
nF = 70%
Aradura primaria
a) Textura FrAo compactación fuerte: Ut = 56Kg/dm2

ae = 35cm
pr = 0.30cm

b) Fx y n

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MANUAL DE EJERCICIOS DE MECANIZACIÓN AGRÍCOLA 76
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Fx = PBT = 84Kw
V 1.53n s

Fx = 54.9KN

Fx = 5602.24Kg

Fx = Ut  pr  ae  n
n = Fx = 5602.24

Ut  pr  ae 56  3 3.5
n = 9.5

El número de cuerpos no debe de exceder a las n = 9 Respuesta

Problema 59

En terrenos arcillosos muy pesados, los arados de discos tienden a salirse de la tierra
arada (colean). Qué regulaciones haría usted en el arado para corregir este problema y
conseguir un mejor trabajo respecto a ángulo de incidencia, ángulo de ataque, posición
de la rueda de surco posterior

Respuesta:
1. Se tendría que regular nuevamente el implemento fuera del campo de trabajo. Sí es

necesario enganchar por segunda vez el implemento al tractor
2. Los templadores laterales del implemento pueden estar flojos.
3. El implemento no puede estar centrado.
4. La rueda guía se regula según la textura del suelo si el terreno es arcilloso el eje de

línea de avance del tractor debe de coincidir con el eje de la rueda guía.

 = 42º
5.  = 15º

Problema 60

Un arado de vertederas reversible, tipo de montaje en tractor, de 2 cuerpos de 14” cada
uno, se utiliza para hacer un trabajo de aradura en el centro de investigación y producción
Tulumayo de la UNAS, en un área de 20 hectáreas. El consumo de energía es de 6.5 cv
por reja, para una capacidad de trabajo de 2 ½ horas por hectárea, a una profundidad
media de 15cm. La velocidad media de avance es de 7KPH con un consumo de
combustible de 11 litros de gasoil por hectárea. Se pide determinar:
b) El tamaño del tractor utilizado.

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MANUAL DE EJERCICIOS DE MECANIZACIÓN AGRÍCOLA 77
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c) El consumo de combustible en las 20 Ha (gl/h)
d) Cuál es la resistencia especifica.

Datos:
Arado de vertederas
n=2
ae = 14" = 35.56cm
Consumo de energía 6.5 Cv por reja
Ce = 2.5 h/ha
Pr = 15cm
V = 7Km/h = 1.94m/s
Gasto de combustible = 11 lt/ha
Pe = ?
Ut = ?
Qc = gl/h

Calculamos la potencia en la barra de tiro PBT

PBT = 6.5 x 2 = 13 Cv

PBT 13Cv

Fx = =

V 1.94m/s

Fx = 502.6Kg

Fx = Ut x pr x ae x n

502.6 Kg
Ut =

15cm x 35.56cm x 2

Ut = 47 Kg/dm2

Para determinar el tamaño del tractor consideramos una eficiencia del 50% en la
transmisión:

P = P = 16Cv
BT

ne 0.60
f

Pe = 26CV

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MANUAL DE EJERCICIOS DE MECANIZACIÓN AGRÍCOLA 78
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La Ce para 20 has: 2.5h/ha x 20ha = 50h.
Gasto de combustible en las 20has: 11 lt/ha x 20 ha = 220 lt.
220 lt x 1 gl/3.785 lt = 58.12 gl.

Q = 58.12gl
c 50h

Qc = 1.16 gl/h

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PROBLEMAS PLANTEADOS

1. Una yunta de bueyes cuyas características definen una circunferencia toráxica
de 2.25m y una distancia entre la cruz y el rabo de 1.20m, hala un arado
americano en un trabajo de aradura, donde el consumo de energía debe
mantenerse en 1 kw-h por cada 6 horas al día, a una velocidad de 2.8kph y
desarrolla una fuerza de tracción de 700 N cada uno. Responda a lo siguiente:
a) Si el agricultor sólo puede dar como alimento maíz chala que produce 27%
de materia seca y 18.8 MJ/Kg de energía bruta; cree usted que esa yunta
podría mantener esos requerimientos de energía, ¿por qué?
b) Si los dos animales trabajan fuerte durante 20 semanas y descansan el
resto del año, que cantidad de alimento debe disponer el agricultor.
c) Si el ángulo que forma el barzón con el suelo es de 30°, cual sería la
fuerza que registraría el dinamómetro en una prueba de tracción, bajo
estas condiciones.

2. El esfuerzo de tracción en la barra de tiro es un dato muy importante, ya que el
objeto del tractor es arrastrar, pero esta en función directa de la potencia que
desarrolla el motor y limitado sustancialmente por el peso del tractor, es decir,
el esfuerzo máximo de tracción que puede conseguir un tractor nunca es mayor
que su peso. Según esto, para un tractor de ruedas de alta tracción que pesa 8
toneladas y desarrolla una potencia efectiva de 70 Kw, a que velocidad lineal
máxima puede trabajar, suponiendo que las perdidas de potencia por patinaje,
por transmisión, altitud, temperatura, etc. Son del orden del 25% desde la
volante a la barra de tiro. Que ancho de corte tendría el implemento de aradura
primaria con el que puede trabajar sabiendo que la profundidad de aradura es
de 25cm y el terreno tiene una resistencia específica de 80 Kg/dm2.

3. El diseño de un tractor de ruedas convencional de aspiración natural, arroja la
siguiente información: t= 1600mm, lp= 2350mm, hp=660mm, hg= 920mm, d=
1260mm, w= 2130mm, P= 8ton, Pe=120kw; ntr=95%. Con este tractor se
trabaja un campo de cultivo a 5Kph, donde el patinaje es 10% y el coeficiente
de resistencia a la rodadura es 0.045. El campo se encuentra en el
departamento de Puno a 4000msnm.

Se pide:

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MANUAL DE EJERCICIOS DE MECANIZACIÓN AGRÍCOLA 80
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a) Hacer el diagrama de flujo que esquematiza las pérdidas de potencia.
b) Cuál es la eficiencia total de tracción.
c) En ocasiones el tractor debe trabajar bajo ángulos de inclinación de 15°,

cómo afectaría esto a la potencia si se trabaja cuesta abajo.
d) Si el tractor trabaja en una ladera bajo un ángulo de inclinación de 10°, y

hace un viraje con un radio de curvatura de 10m. Qué velocidad haría que el
tractor vuelque.
e) Sobre una ladera el tractor empieza a desestabilizarse al hacer virajes de
15m, a una velocidad de 23kph. Bajo qué ángulos de inclinación se
encontraba trabajando el tractor.

4. Un tractor de 3 toneladas de peso, en combinación con un arado de discos
estándar integral, se utiliza para un suelo franco arcilloso. En pleno trabajo se
detecta que el arado tiende a salirse hacia la tierra no arada, lo cual preocupa
grandemente al operador quien pregunta a usted que es Ingeniero Agrónomo
sobre la causa y solución al problema; cómo ayudaría al agricultor. Si las
dimensiones del tractor son: Trocha = 1420mm; c= 790mm; Ip = 2230mm; hp=
620mm; hg= 880mm, Vo= 4kph, qué fuerza haría que el tractor pierda
estabilidad produciendo el coleo mencionado.

5. La fuerza que emplea un tractor que pesa 5 toneladas para halar un remolque
de 6 toneladas de peso, en la barra de tiro, es la misma que se necesita para
iniciar el rodamiento del remolque. Según usted qué potencia se está
desarrollando en la barra de tiro, si el remolque asciende por una pendiente del
5% a una velocidad de 15kph y cuál sería la potencia adicional que se necesita
para mover sólo el tractor por la pendiente, en comparación a una superficie
plana. El coeficiente de resistencia a la rodadura es de 0.045 para todas las
ruedas.

6. Se tienen dos poleas montadas sobre dos ejes paralelos que distan 50” entre
si. La polea motriz está accionada directamente por un motor que gira a 100rpm
según las agujas del reloj; y se quiere transmitir el movimiento a otra polea que
tiene 20” de diámetro, pero su giro debe ser en el sentido anti horario. Que tipo
de transmisión usaría. Hallar el diámetro de la polea pequeña si la relación de
transmisión es como 3 es a 5. Qué longitud de faja usaría para conectar las dos

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MANUAL DE EJERCICIOS DE MECANIZACIÓN AGRÍCOLA 81
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poleas. La pérdida de potencia en el sistema es del orden del 40%. Hallar el
patinaje en porcentaje

7. El esfuerzo de tracción en la barra de tiro es un dato muy importante ya que el
objeto del tractor es tirar y arrastrar, pero esto esta en función directa de la
potencia que desarrolla el motor y limitado sustancialmente por el peso del
tractor; es decir, el esfuerzo máximo de tracción que puede conseguir un tractor
nunca es mayor que su peso, según esto, para un tractor de ruedas de alta
tracción que pesa 10 ton y desarrolla una potencia efectiva de 36kw, a que
velocidad lineal máxima puede trabajar, suponiendo que las pérdidas de
potencia por patinaje, por transmisión, altitud, temperatura, etc. son del orden
del 30% desde la volante a la barra de tiro.

8. Un tractor de aspiración natural que pesa 10 ton trabaja a una altura tal que su
eficiencia debido a la altitud es de 70%. La potencia efectiva desarrollada es de
100Kw. El trabajo que realiza es a favor de una pendiente de 10”. La velocidad
de la rueda motriz baja de 4 KPH que marca el velocímetro a 3.6 KPH, lo que
hace suponer que el coeficiente de resistencia a la rodadura es de 5 * 10 –2. El
sistema de transmisión tiene una eficiencia de 95%

a) A qué altura trabajaba el tractor
b) Cuál es la eficiencia total de tracción
c) Si el patinaje fuera del 100%, esto cómo afecta el trabajo del tractor
d) Qué ancho máximo podría cortar un arado, si el suelo ofrece una resistencia

a la tracción de 120 Kg/dm2 a una profundidad de 20cm, para una velocidad
de 4.5kph.

9. Se tiene un motor de 100mm x 100mm (4” x 4”) que gira a 1600 RPM.
a) Cuál es el desplazamiento total del motor.
b) Si la presión instantánea en la cabeza del émbolo es de 690Kpa (100
lb/pulg2) con 1.5pi Rad. (90°). ¿Cual es el momento de torsión en el
cigüeñal?
c) Si la presión media efectiva por carrera motriz es de 550KPa (60lb/pulg2)
cuál es la potencia indicada.
d) Si el volumen de espacio libre individual es de 130cc. Cuál es la relación de
comprensión del motor?
e) Se trata de un motor gasolinera o diesel, porqué?

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MANUAL DE EJERCICIOS DE MECANIZACIÓN AGRÍCOLA 82
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10. Determinar la ecuación de reacción del pentano si se quema con 15% en
defecto de aire

11. El motor diesel de un tractor, es de aspiración natural, con una relación de
comprensión de 15:1. El análisis de su funcionamiento indica que la
temperatura absoluta al inicio de la comprensión es 300°K, y la temperatura al
momento de la combustión de 2700°K, para un consumo de combustible de
62.5 Lit/h. El combustible diesel empleado tiene una gravedad especifica de 38°
API, una densidad de 834 Kg/m3, el valor calórico superior es de 45,500 KJ/Kg,
el número de cetano es igual a 40 y la temperatura de ebullición es 285°.

Se pide calcular lo siguiente:

a) La presión media efectiva y la eficiencia del ciclo, si Er=0.25. Considere que
la presión barométrica del lugar es aproximadamente 1 newton por metro
cuadrado.

b) La potencia equivalente del combustible.
c) La potencia indicada y la potencia a la volante, considerando que Pme=Pmei

y la eficiencia mecánica es de 90%.

12. El funcionamiento de un motor gasolinero de 4 cilindros puede representarse
por el ciclo de OTTO. El índice de comprensión es 9:1, la carrera del pistón es
152mm, el volumen de la cavidad cilíndrica es 560cc, la presión media es 150
Lb/pulg2 y la distancia entre la bancada del cigüeñal y el codo de biela es 5cm.
Cuantos cm separan el PMS y la culata. Cuál es el diámetro del cilindro. A que
velocidad se mueven los pistones si la velocidad del motor es 3000rpm. Cuál es
la potencia indicada y a la volante.

13. Un proyecto de mecanización en el trópico, para iniciar la explotación de caña
de azúcar en un área de 500ha, implica realizar una serie de labores que van
desde el desmonte y movimiento de tierras hasta la cosecha. El tiempo que se
dispone para hacer cada labor se presenta en el cuadro. Se pide:

a) Llenar el cuadro
b) Calcular los requerimientos reales de la maquina agrícola.

NOTA: Asuma los datos que crea conveniente.

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OPERACIÓN TPO DISPONIBLE TRACTOR + IMPLEMENTO CE(Ha/h)

Desmonte 1° Abril – 15 Mayo 0.10
Movim de tierras 0.09
Nivelación fina 1° Mayo – 31 Mayo 0.25
Aradura Profunda 1° Julio – 30 Agosto 0.35
Gradeo 15 Junio – 31 Julio 0.65
Bordeado 1° Junio – 15 Agosto 0.70
Surcadora 0.75
Acequiado 1° agosto – 30 Agosto 0.95
Aplicac herbicida 1° agosto – 30 Agosto 0.78
1° agosto – 30 Agosto
15° Agosto – 15 Set

14. En un terreno de 10ha, de forma rectangular, la dimensión menor es de 200m.
Para el control de insecticidas se empleó una asperjadora tipo de montaje en
tractor, que trabajó a una velocidad de 4kph; los rellenos del químico se
hicieron en un solo lado del campo. El líquido se aplicó a razón de 12.50 l/ha,
con un aguilón que cubría 8m. Se pregunta:

a) Cuál es la capacidad del tanque y de la bomba.
b) Qué rendimiento tuvo la máquina, si el tiempo empleado en cada relleno

más las pérdidas cada dos viajes del tractor fue de 10 minutos.

15. En el ábaco para la sembradora en hileras Massey Fergurson, tipo de rodillo
acanalado, encuentre la escala apropiada para sembrar trigo a 12” a razón de
320 lb/acre. Suponga que la prueba de campo le arroja una tasa de 280 lb/acre.

Autores: M.Sc. Segundo C. Rodríguez Delgado Ingº Henry Dante Sánchez Díaz