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Jorge Riquelme SanhuezaIngeniero Agrónomo, Dr. Mg. I. A.jriquelme@inia.cl INIA - Raihuén

Cosecha Mecanizada del Arroz

Figura 1. Molinete recolector.

Por muchos años se utilizó en Chile el sistema de cosecha manual en el cultivo del arroz, no obstante, en la última década debido al encarecimiento de la mano de obra, se incrementó el uso de la cosechadora automotriz en este cultivo. Al comparar un hombre con la máquina, ésta es capaz de cosechar 8 ha de arroz en un día, mientras que se requiere del trabajo de 80 hombres para recoger una hectárea en el mismo periodo.

Dado que existe poca experiencia en el país en el uso de la cosechadora automotriz, detallamos a continuación las características técnicas que necesitan conocer los operadores y propietarios de los predios donde se realizan las cosechas. De esta forma, los primeros sabrán cómo optimizar su funcionamiento y los segundos, cómo exigir un buen manejo de las máquinas así como seleccionar aquellas que puedan proporcionarles una mejor presta-ción de servicio.

Funciones fundamentales de una Cosechadora

Entender el funcionamiento de una cosechadora es complicado. Por ello, lo dividiremos en cinco funciones básicas:

1. Corte y Alimentación2. Trilla3. Separación4. Limpieza del grano5. Manejo del grano

1. Corte y Alimentación

El mecanismo que corta o recolecta el material y lo envía al separador de la cosechadora, es conocido como cabezal. Dispone de dos tipos de molinetes para cuando se recolectan diversas cosechas bajo condiciones dife-rentes:

a) Molinete de Paletas: Éstas giran contra la cosecha y su función es retener el material mientras es cortado.

b) Molinete Recolector: Tiene varias varillas que reco-lectan las cosechas tendidas por el viento, o que se enredan como el arroz (Figura 1).

Por ende, para el arroz es mejor el molinete recolector, ya que sus varillas penetran debajo del cultivo a cosechar y lo levantan de manera que la barra de corte pueda llegar abajo del material. Las varillas tienden a juntar suave-mente la cosecha madura en lugar de golpearla al interior del sinfín.

2. Trilla

El “corazón” de cualquier cosechadora es la sección trilladora. La palabra “trilla” significa sacudir el grano de su cáscara o soltarlo de las espigas como el trigo. En esta sección, más del 90% del grano es separado de su tallo, mazorca o vaina. Es un área vital que afecta toda la operación de la cosechadora, porque si no se logra una trilla adecuada, la cosechadora no desarrollará su trabajo.

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Figura 2. Cilindro de dientes rígidos.

Existen básicamente dos tipos de cilindros trilladores:

1) Cilindros de barras trilladoras.

2) Cilindros de dientes rígidos (Figura 2).

Los cilindros de dientes rígidos se utilizan casi exclusi-vamente en arroz o poroto. Sus dientes trituran y rasgan el material en lugar de friccionarlo y sacudirlo como lo hace un diseño de barras trilladoras. A medida que gira el cilindro, sus dientes pasan entre los dientes estacionarios del cóncavo, causando la acción trilladora.

Estos dientes son de acero sujetos a barras metálicas. El cóncavo también tiene dientes. De esta manera, la unidad de cilindro de diente rígido es más agresiva que otros tipos de cilindro, y puede recibir y procesar un volumen mayor de material.

El espaciamiento entre el cóncavo y el cilindro es contro-lado generalmente desde la plataforma del operador. En la mayoría de las cosechadoras, el cóncavo es movido hacia arriba o hacia abajo según se requiera. En otras cosechadoras, el cilindro es el que se mueve dependiendo del espaciamiento requerido.

El espaciamiento en la parte delantera del cóncavo puede variar desde una pequeña fracción de centímetro hasta 3,8 cm. El espaciamiento en la parte trasera depende de la abertura en la parte delantera. Normalmente es la mitad de la magnitud delantera.

El espaciamiento entre el cóncavo y el cilindro afecta:

a) La calidad de la acción trilladora.

b) La cantidad de semilla que es separada de la paja a través de la rejilla del cóncavo.

La regla general para una operación óptima del cilindro y cóncavo, es que el espaciamiento debe ser ancho para cosecha de semillas grandes como porotos y maíz. En

cambio, para semillas pequeñas como alfalfa y trébol, el espaciamiento debe ser pequeño.

El único método para determinar la acción trilladora (Figura 3) es examinar el material en el estanque de granos (1), en el elevador de retorno (2) y en la descarga de paja en la parte trasera de la cosechadora (3).

El grano en el estanque (1) mostrará la cantidad de grano dañado y materias extrañas, pero si este daño es excesivo puede tratarse de material de retorno (2).

La paja descargada por la parte trasera de la cosechadora (3) debe contener solamente unos cuantos granos de baja calidad en las panículas, y la paja debe estar tan entera como sea posible.

3. Separación

Hasta el 90% del grano es separado en el cilindro y cóncavo (Figura 4). El otro 10% es separado por el batidor (1), la parrilla de varillas (2) y los sacapajas (3).

El batidor está situado directamente detrás y, por lo general, ligeramente arriba del cilindro trillador. Su diámetro es pequeño y casi el mismo ancho del cilindro. Sus funciones son: Hacer más lento el paso del material proveniente del cilindro y desviar el material hacia abajo en la parte delantera de los sacapajas.

La parrilla de varillas en la parte trasera del cóncavo sostiene hacia arriba el material, de manera que el batidor desvíe el material sobre los sacapajas. Sin las varillas, la mayor parte del material podría caer dentro de la sección limpieza, sobrecargándola.

Los sacapajas no sólo proporcionan la agitación para soltar el grano restante, sino también remueven la paja y follaje evacuándola por la parte trasera de la cosechadora.

Los sacapajas van sujetados a cigüeñales en la parte delantera y trasera. De tres a cinco sacapajas van montados en el separador, dependiendo del ancho de la cosechadora.

Algunos sacapajas tienen bandejas de retorno debajo de ellos, que permiten que el grano ruede hacia adelante y hacia abajo de la bandeja a una abertura situada justa-mente en la parte delantera de la sección de limpieza.

Otros diseños están abiertos a lo largo de todo el fondo, y el grano libre puede caer a través de una serie de sinfines o un transportador que mueve el grano al área de limpieza.

Después que la paja es depositada en el sacapajas, es agitada y lanzada a medida que es impulsada a la parte trasera. El grano suelto cae a través de las aberturas en los sacapajas o rejilla, y es transportado a la zapata de limpieza.

La mayoría de las cosechadoras tienen un amplio espacio libre sobre los sacapajas, para asegurar que la acción lanzadora no se vea afectada en cosechas abundantes.

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Las cortinas sobre los sacapajas ayudan a retardar el flujo del material, dando más tiempo para agitar y soltar el grano. También ayudan en las cosechas húmedas como el arroz, donde existe dificultad para que el grano se suelte de la paja.

Si la paja es transportada muy lentamente, el batidor puede atrapar la pila de paja y alimentarla de regreso al cilindro. Esto es perjudicial, porque el material contra alimentado es agregado al nuevo material que está entrando al cilindro trillador, causando una sobrecarga.

4. Limpieza del grano

Después de la trilla y separación, alguna paja queda mezclada aún con el grano. La unidad de limpieza separa ese material del grano. Para ello, la mayoría de las cose-chadoras tienen tres componentes básicos (Figura 5): un ventilador (1); un zarandón (2) y una zaranda (3).

El ventilador de limpieza posee aspas múltiples, montado en la parte delantera de la zapata de limpieza. La corriente de aire del ventilador separa casi toda la paja del grano. La velocidad se puede ajustar desde 250 r.p.m. hasta 1500 r.p.m.

Figura 3: Estanque de granos (1). Elevador de retorno (2). Parte trasera de la cosechadora (3).

Figura 4: Hasta el 90% del grano es separado en el cilindro y cóncavo. El otro 10% es separado por el batidor (1), la parrilla de varillas (2) y los sacapajas (3).

Algunos ventiladores están equipados con persianas y placas para dirigir el aire.

La cantidad de aire se puede controlar por tres métodos: Persianas, Placas y Velocidad.

Las placas para dirigir el aire en cosechas abundantes como el arroz, deben ser orientadas hacia la parte delantera de la zapata de limpieza. En las cosechadoras modernas, las placas han sido eliminadas y todo depende de la velocidad variable del ventilador.

El zarandón y la zaranda están suspendidos en colgantes, montados en bujes de caucho sujetos a los lados de la zapata de limpieza. El movimiento de la zapata puede ser recíproco. El zarandón y la zaranda se mueven en direc-ción opuesta uno del otro.

El diseño de la zapata se denomina sacudidora, cuando el zarandón y la zaranda se mueven en la misma dirección al mismo tiempo.

El material que cae a través del zarandón cae directa-mente en la zaranda. La zaranda oscila para mover este material hacia atrás. El ventilador fuerza aire a través de

Figura 5: Ventilador (1); Zarandón (2); Zaranda (3).

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la zaranda para ayudar a separar el material de retorno del grano. El grano cae a través de la zaranda al sinfín del grano limpio y es transportado al estanque de grano. Las espigas sin trillar o el material de retorno son llevados al sinfín de retorno por la acción de la zaranda.

5. Manejo de la Cosecha

El manejo de la cosecha incluye los siguientes compo-nentes (Figura 6): sinfín inferior de grano limpio (1); elevador de grano limpio (2); sinfín de carga del estanque de granos (3); sinfín inferior del retorno (4); elevador de retorno y sinfín superior de retorno (5); estanque de grano (6); y sinfín de descarga del estanque de grano (7).

El material de retorno es el material no trillado ni sepa-rado que cae a través de la extensión del zarandón y fuera de la parte trasera de la zaranda. Cuando el estanque de granos se llena, es necesario descargar el grano dentro de un carro remolque o camión (Figura 7)

Ajuste de operación de la cosechadora

Se deben reconocer en el campo signos de una operación deficiente de una cosechadora.

El arroz es cosechado directamente con la cosechadora. Es un grano difícil de trillar. En cuanto madura, el arroz debe ser trillado con un 18% a 20% de humedad para evitar que se rompa con el sol. También la planta se cae o enreda lo que hace más difícil su cosecha.

En el caso del arroz se sugiere efectuar los siguientes ajustes en las respectivas secciones de la cosechadora automotriz: La velocidad de cilindro debe variar entre 700-900 rpm, dependiendo de la humedad del grano; la separación entre el cilindro y el cóncavo debe ser de 2 a 12 mm; la abertura del zarandón entre 16 y 19 mm y la abertura de la zaranda entre 8 - 10 mm.

La altura del molinete generalmente se ajusta de manera que las tabletas del molinete toquen a la cosecha en un

punto medio entre el punto de corte y la parte superior de las plantas.

Si la velocidad del molinete es correcta, con esta posición se logrará que la cosecha caiga inmediatamente dentro de la plataforma al ser cortada.

El molinete debe girar un 25% más rápido que el avance de la cosechadora. Si la velocidad es mayor, se puede desgranar el arroz de la panícula, o la cosecha puede ser empujada al suelo antes de ser cortada.

La altura del molinete en cosecha tendida debe ser lo más baja posible, de manera que las varillas puedan levantar el material y entregárselo a la barra de corte (Figura 8). La posición delantera del molinete deberá ser aproxima-damente 30 cm al frente de la barra de corte, de manera que la cosecha sea levantada antes de entrar en contacto con la barra.

Para determinar la acción trilladora, debe ser capaz de reconocerla y determinar qué está causándola.

a) Acción trilladora excesiva:• Grano quebrado.• Paja rota y triturada que sobrecarga la zapata de

limpieza.• Pérdidas de grano en la zapata de limpieza.

b) Acción trilladora insuficiente:• Espigas sin trillar y excesivo material de retorno.• Sobrecarga en los sacapajas.• Pérdida de granos en los sacapajas.

Una corriente de aire demasiado débil del ventilador o aberturas demasiado angostas del zarandón causan que la capa de paja se lleve el grano hacia afuera de la cose-chadora. En tanto, una corriente de aire demasiado fuerte del ventilador volará el grano sobre la zapata de limpieza.

Las pérdidas de grano son resultado de ajustes incorrectos en la cosechadora. Aunque el operador haya ajustado la máquina para cortar, trillar, separar y limpiar el grano

Figura 6. Sección manejo de cosecha de la automotriz.

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Figura 8. Molinete recolector en cosechas tendidas.

Ancho cilindro(m)

Potencia Motor(HP)

Índice Alimentación (ton /h)

0.9 99 6,3

1.0 110 7

1.1 121 7,7

1.2 132 8,4

1.3 143 9,1

1.4 154 9,8

Cuadro 1. Índice de alimentación estimado en la cosecha del arroz, para diferentes cosechadoras.

aceptablemente, igual deberá revisarla en ocasiones para comprobar que continúa operando en forma apropiada.

Determinación de la Capacidad de Trabajo

La capacidad de trabajo de una cosechadora es un pará-metro importante. Calculando el número de hectáreas por hora que la máquina puede rendir, el agricultor sabrá el tiempo que le tomará cosechar sus potreros.

Para determinar la capacidad efectiva de trabajo de una máquina se emplea la siguiente relación:

CET= A * V * EF 1000

Donde: CET = Capacidad Efectiva de Trabajo (ha/h) A = Ancho de trabajo de la máquina (m) V = Velocidad de trabajo (km/h) EF = Eficiencia de trabajo (%)

Por ejemplo, si tenemos una máquina con una plataforma de corte de 3,9 m de ancho y que cosechando arroz trabaja a una velocidad de 3 km/h con una eficiencia del 70%, se obtiene:

CET = 39 * 3 * 70 1000

CET = 0,82 ha/h

También podemos determinar la capacidad diaria de la cosechadora operando 10 h al día en: 8,2 ha/día.

La velocidad de avance de una cosechadora es uno de los factores más importantes a tener en cuenta para su

eficiente funcionamiento. De allí la necesidad de ajus-tarla de acuerdo al tamaño de la máquina, el ancho del cabezal de corte y el rendimiento y las condiciones del cultivo.

En la medida que aumenta la velocidad de trabajo se incrementan las pérdidas de grano. Además, a altas velocidades, el manejo se hace más difícil y se llega con mayor rapidez al cansancio del operador. Se requiere más potencia del motor para mover la cosechadora, lo que significa que existe menos potencia disponible para el accionamiento de los distintos mecanismos de corte, trilla, separación y limpieza.

El tamaño de una cosechadora está dado principalmente por el ancho del cilindro trillador, que es la medida que condiciona el resto de los mecanismos de la máquina. Si el cilindro es más ancho también serán más anchos los sacapajas, las zarandas de limpieza. También admitirá un mayor ancho de corte. Por supuesto, la potencia del motor tendrá que ser acorde con el ancho del cilindro trillador y el resto de las partes.

Cuanto más ancho el cilindro y más potente el motor, mayor será la cantidad de material (grano, paja, maleza, etc.) que la máquina podrá procesar en la unidad de tiempo expresado en ton/h. Este último valor se deno-mina “índice de alimentación”. En el Cuadro 12.1. se muestran valores estimados de índice de alimentación en función del ancho del cilindro de la cosechadora y la potencia del motor.

Toda cosechadora tiene una capacidad de trilla que puede medirse por las toneladas de grano y paja que puede procesar por hora, sin que las pérdidas de cosecha superen ciertos límites considerados como normales.

Figura 7. Descarga del grano mediante el sinfín de descarga de la cosechadora.

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La Capacidad Efectiva de Trabajo de una máquina automotriz depende, entonces, del índice de alimen-tación y el rendimiento del cultivo a través de la siguiente expresión:

CET’ = IA * EF RC * 100

Donde: CET’ = Capacidad efectiva de trabajo (ha/h) IA = Índice de alimentación (ton/h) EF = Efi ciencia de trabajo (%) RC = Rendimiento del cultivo (ton/ha)

Entonces, si la cosechadora tiene un cilindro de 1,04 m de ancho y la potencia del motor es de 123 HP, según el cuadro anterior su índice de alimentación corresponderá aproximadamente a 7,7 ton/h. Supon-gamos que el rendimiento del cultivo en el caso del arroz corresponda a 7,5 ton/ha entonces:

CET’ = 7,7 * 0,7 7,5

CET’ = 0,72 ha/h, trabajando 10 h/día sería capaz de cosechar 7,2 ha/día.

Si relacionamos CET’ con CET tendríamos la siguiente expresión:

IA * EF = A * V * EF RC *100 1000

Simplifi cando y despejando la velocidad tenemos la siguiente expresión:

V = IA * 10 A * RC

Entonces, para el ejemplo tenemos:

V = 7,7 * 10 = 2,6 km/h 3,9 * 7,5

En función a las características técnicas de la máquina y el rendimiento del cultivo, la velocidad de avance debería ser de 2,6 km/h.

Otros ajustes

Dada las condiciones de trabajo de las cosecha-doras en arroz, en suelos muy arcillosos y con alta humedad es necesario considerar la utilización de orugas (Figura 9).

Figura 9. Orugas para el tránsito de cosechadoras en arroz.