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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
SECCIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN
UNIDAD PROFESIONAL ZACATENCO
ANÁLISIS DE ESFUERZOS EN UN APERO DE ANÁLISIS DE ESFUERZOS EN UN APERO DE
TRACCIÓN ANIMAL, EMPLEANDO TRACCIÓN ANIMAL, EMPLEANDO
MÉTODOS EXPERIMENTALES Y MÉTODOS EXPERIMENTALES Y
NUMÉRICOSNUMÉRICOS
T E S I S:
PARA OBTENER EL GRADO DE:
MAESTRO EN CIENCIAS
PRESENTA:
Ing. Antonio González López
DIRECTOR:
M. en C. Fidel Diego Nava
M. en C. Gabriel Villa y Rabasa
IPN - SEPI – ESIME – ZACATENCO
Ing. Antonio González López
Dedicatorias
A Dios:
Padre nuestro. Gracias por permitirme llegar a cumplir otra más de mis múltiples metas,
darme la fuerza necesaria, la entereza, la cordura y la vida para lograrlo.
A mi madre:
Por ser la parte esencial de mi vida, por el impulso que me has dado para salir adelante en
todas mis tareas, por forjarme en lo que ahora soy y formarme en lo que quiero ser. Por tu
inmenso cariño y amor.
A mi padre:
Por siempre darme el consejo más adecuado en el momento más adecuado. Por que sé que
siempre me estarás apoyando en todas las etapas de mi vida. Mi más profunda admiración
y respeto.
A mis hermanas:
Por que sin su gran cariño, paciencia y confianza, esto no seria posible. Queridas
hermanas, a pesar de la distancia, siempre estaremos juntos. Mil gracias por todo el apoyo
incondicional que me han brindado.
A mi sobrina Maria Fernanda:
Por que sabes que te quiero con todas las fuerzas de mi corazón, este trabajo también es
por ti y para ti. Te extraño mucho.
A mi Sobrino David Alejandro:
Te quiero con toda el alma.
A Karla:
Mil gracias por todo el apoyo que me has brindado, por la paciencia y el amor que me has
mostrado, Por permitirme entrar en tu casa, en tu corazón y en tu vida. Ahora eres muy
importante en la mía. Te Amo.
A mis compañeros y amigos:
M en C. Gabriel Villa, Ing. Alfonso Campos, Alejandro Escamilla, Abraham Rodríguez.
Por todo lo que hemos compartido, su amistad y su gran apoyo en todos los problemas y los
buenos momentos que hemos tenido durante el tiempo que tenemos de conocernos. Por
confiar en mí y ayudarme a salir adelante, del mismo modo, como todo lo que he aprendido
de ustedes y lo que me falta por aprender, ya que cada uno tiene un don especial que se
traduce en respeto, admiración y confianza. Por que saben que a pesar de la distancia, nos
une un sentimiento muy especial. Siempre unidos.
IPN - SEPI – ESIME – ZACATENCO
Ing. Antonio González López
Agradecimientos
A la Sección de Estudios de Posgrado e Investigación de la Escuela Superior de Ingeniería
Mecánica y Eléctrica del Instituto Politécnico Nacional.
A mi Director de tesis M. en C. Fidel Diego Nava.
A mi Codirector de tesis M. en C. Gabriel Villa y Rabasa, una excelente persona de quien
hay mucho que aprender, por su amistad y por confiar en mí. Gracias.
Al Dr. Luis Héctor Hernández Gómez, por el apoyo, amistad y consejos que siempre me ha
dado, Gracias.
A todos los profesores e Investigadores de la Sección de Graduados y de una manera
especial a:
Dr. Guillermo Urriolagoitia Calderón
Dr. Luis Héctor Hernández Gómez
M. en C. Ricardo López Martínez
M en C. Gabriel Villa y Rabasa
A todos los compañeros de la Sección de Estudios de Posgrado de ESIME Zacatenco, por
todo el apoyo que me brindaron en mis años de estudio……. No los Nombro por temor de
olvidarme de alguno, pero saben que nos une una fuerte amistad.
A todas las personas que de alguna manera colaboraron con este trabajo. Mil gracias.
IPN - SEPI – ESIME – ZACATENCO CAPITULADO
Ing. Antonio González López i
Índice i
Glosario v
Simbología vi
Índice de Figuras viii
Índice de Tablas xi
Resumen xii
Abstract xiii
Objetivo xiv
Justificación xiv
Introducción xv
CAPÍTULO I
1. Generalidades de la labranza
1.1 Antecedentes generales de la labranza 2
1.1.1 Sistema agrario 2
1.1.2 Sistema de explotación agrícola 2
1.1.3 Sistema rural 2
1.2 Concepto de labranza 3
1.3 Sistemas de labranza 4
1.3.1 Sistema de labranza convencional 4
1.3.1.1 Labranza primaria 4
1.3.1.2 Labranza secundaria 4
1.3.2 Sistema de labranza de conservación 4
1.4 Labores agrícolas 4
1.4.1 Objetivo de las labores agrícolas 5
1.4.2 Modificación de la estructura del suelo 5
1.4.3 Modificación del contenido de aire en el suelo 5
1.4.4 Modificación del contenido de agua en el suelo 5
1.4.5 Incorporación de materiales y abonos al suelo 5
1.4.6 Contribución a la disminución de la maleza en los cultivos 5
1.4.7 Creación de las condiciones para la posterior mecanización 5
1.4.8 Disminución de plagas 6
1.4.9 Asimilación de los nutrientes del suelo para las plantas 6
1.5 Clasificación de las labores 6
1.5.1 Labores superficiales 6
1.5.2 Labores ordinarias 6
1.5.3 Labores profundas 6
1.5.4 Labor plana 7
1.5.5 Labor en surcos paralelos 7
1.5.6 Labor en planchas 8
1.6 Teorías sobre la preparación del suelo 8
1.6.1 Romana 9
1.6.2 Teoría Clásica Latina 9
1.6.3 Teoría de la sistematización del suelo 9
1.6.4 Teoría del laboreo mínimo 9
1.7 Estudios de tecnología de labranza para pequeños finqueros 9
1.8 Investigaciones sobre la tecnología agrícola en México 10
1.9 Situación de la tecnología agrícola en los Valles Centrales de Oaxaca 11
1.10 Descripción de los arados de tracción animal 15
1.10.1 Arado asimétrico 15
1.10.1.1 Arado de vertederas 15
1.10.2 Arado de discos 17
IPN - SEPI – ESIME – ZACATENCO
Ing. Antonio González López
Dedicatorias
A Dios:
Padre nuestro. Gracias por permitirme llegar a cumplir otra más de mis múltiples metas,
darme la fuerza necesaria, la entereza, la cordura y la vida para lograrlo.
A mi madre:
Por ser la parte esencial de mi vida, por el impulso que me has dado para salir adelante en
todas mis tareas, por forjarme en lo que ahora soy y formarme en lo que quiero ser. Por tu
inmenso cariño y amor.
A mi padre:
Por siempre darme el consejo más adecuado en el momento más adecuado. Por que sé que
siempre me estarás apoyando en todas las etapas de mi vida. Mi más profunda admiración
y respeto.
A mis hermanas:
Por que sin su gran cariño, paciencia y confianza, esto no seria posible. Queridas
hermanas, a pesar de la distancia, siempre estaremos juntos. Mil gracias por todo el apoyo
incondicional que me han brindado.
A mi sobrina Maria Fernanda:
Por que sabes que te quiero con todas las fuerzas de mi corazón, este trabajo también es
por ti y para ti. Te extraño mucho.
A mi Sobrino David Alejandro:
Te quiero con toda el alma.
A Karla:
Mil gracias por todo el apoyo que me has brindado, por la paciencia y el amor que me has
mostrado, Por permitirme entrar en tu casa, en tu corazón y en tu vida. Ahora eres muy
importante en la mía. Te Amo.
A mis compañeros y amigos:
M en C. Gabriel Villa, Ing. Alfonso Campos, Alejandro Escamilla, Abraham Rodríguez.
Por todo lo que hemos compartido, su amistad y su gran apoyo en todos los problemas y los
buenos momentos que hemos tenido durante el tiempo que tenemos de conocernos. Por
confiar en mí y ayudarme a salir adelante, del mismo modo, como todo lo que he aprendido
de ustedes y lo que me falta por aprender, ya que cada uno tiene un don especial que se
traduce en respeto, admiración y confianza. Por que saben que a pesar de la distancia, nos
une un sentimiento muy especial. Siempre unidos.
IPN - SEPI – ESIME – ZACATENCO
Ing. Antonio González López
Agradecimientos
A la Sección de Estudios de Posgrado e Investigación de la Escuela Superior de Ingeniería
Mecánica y Eléctrica del Instituto Politécnico Nacional.
A mi Director de tesisM. en C. Fidel Diego Nava.
A mi Codirector de tesis M. en C. Gabriel Villa y Rabasa, una excelente persona de quien
hay mucho que aprender, por su amistad y por confiar en mí. Gracias.
Al Dr. Luis Héctor Hernández Gómez, por el apoyo, amistad y consejos que siempre me ha
dado, Gracias.
A todos los profesores e Investigadores de la Sección de Graduados y de una manera
especial a:
Dr. Guillermo Urriolagoitia Calderón
Dr. Luis Héctor Hernández Gómez
M. en C. Ricardo López Martínez
M en C. Gabriel Villa y Rabasa
A todos los compañeros de la Sección de Estudios de Posgrado de ESIME Zacatenco, por
todo el apoyo que me brindaron en mis años de estudio……. No los Nombro por temor de
olvidarme de alguno, pero saben que nos une una fuerte amistad.
A todas las personas que de alguna manera colaboraron con este trabajo. Mil gracias.
IPN - SEPI – ESIME – ZACATENCO
Ing. Antonio González López
Dedicatorias
A Dios:
Padre nuestro. Gracias por permitirme llegar a cumplir otra más de mis múltiples metas,
darme la fuerza necesaria, la entereza, la cordura y la vida para lograrlo.
A mi madre:
Por ser la parte esencial de mi vida, por el impulso que me has dado para salir adelante en
todas mis tareas, por forjarme en lo que ahora soy y formarme en lo que quiero ser. Por tu
inmenso cariño y amor.
A mi padre:
Por siempre darme el consejo más adecuado en el momento más adecuado. Por que sé que
siempre me estarás apoyando en todas las etapas de mi vida. Mi más profunda admiración
y respeto.
A mis hermanas:
Por que sin su gran cariño, paciencia y confianza, esto no seria posible. Queridas
hermanas, a pesar de la distancia, siempre estaremos juntos. Mil gracias por todo el apoyo
incondicional que me han brindado.
A mi sobrina Maria Fernanda:
Por que sabes que te quiero con todas las fuerzas de mi corazón, este trabajo también es
por ti y para ti. Te extraño mucho.
A mi Sobrino David Alejandro:
Te quiero con toda el alma.
A Karla:
Mil gracias por todo el apoyo que me has brindado, por la paciencia y el amor que me has
mostrado, Por permitirme entrar en tu casa, en tu corazón y en tu vida. Ahora eres muy
importante en la mía. Te Amo.
A mis compañeros y amigos:
M en C. Gabriel Villa, Ing. Alfonso Campos, Alejandro Escamilla, Abraham Rodríguez.
Por todo lo que hemos compartido, su amistad y su gran apoyo en todos los problemas y los
buenos momentos que hemos tenido durante el tiempo que tenemos de conocernos. Por
confiar en mí y ayudarme a salir adelante, del mismo modo, como todo lo que he aprendido
de ustedes y lo que me falta por aprender, ya que cada uno tiene un don especial que se
traduce en respeto, admiración y confianza. Por que saben que a pesar de la distancia, nos
une un sentimiento muy especial. Siempre unidos.
IPN - SEPI – ESIME – ZACATENCO
Ing. Antonio González López
Agradecimientos
A la Sección de Estudios de Posgrado e Investigación de la Escuela Superior de Ingeniería
Mecánica y Eléctrica del Instituto Politécnico Nacional.
A mi Director de tesis M. en C. Fidel Diego Nava.
A mi Codirector de tesis M. en C. Gabriel Villa y Rabasa, una excelente persona de quien
hay mucho que aprender, por su amistad y por confiar en mí. Gracias.
Al Dr. Luis Héctor Hernández Gómez, por el apoyo, amistad y consejos que siempre me ha
dado, Gracias.
A todos los profesores e Investigadores de la Sección de Graduados y de una manera
especial a:
Dr. Guillermo Urriolagoitia Calderón
Dr. Luis Héctor Hernández Gómez
M. en C. Ricardo López Martínez
M en C. Gabriel Villa y Rabasa
A todos los compañeros de la Sección de Estudios de Posgrado de ESIME Zacatenco, por
todo el apoyo que me brindaron en mis años de estudio……. No los Nombro por temor de
olvidarme de alguno, pero saben que nos une una fuerte amistad.
A todas las personas que de alguna manera colaboraron con este trabajo. Mil gracias.
IPN - SEPI – ESIME – ZACATENCO
Ing. Antonio González López
Dedicatorias
A Dios:
Padre nuestro. Gracias por permitirme llegar a cumplir otra más de mis múltiples metas,
darme la fuerza necesaria, la entereza, la cordura y la vida para lograrlo.
A mi madre:
Por ser la parte esencial de mi vida, por el impulso que me has dado para salir adelante en
todas mis tareas, por forjarme en lo que ahora soy y formarme en lo que quiero ser. Por tu
inmenso cariño y amor.
A mi padre:
Por siempre darme el consejo más adecuado en el momento más adecuado. Por que sé que
siempre me estarás apoyando en todas las etapas de mi vida. Mi más profunda admiración
y respeto.
A mis hermanas:
Por que sin su gran cariño, paciencia y confianza, esto no seria posible. Queridas
hermanas, a pesar de la distancia, siempre estaremos juntos. Mil gracias por todo el apoyo
incondicional que me han brindado.
A mi sobrina Maria Fernanda:
Por que sabes que te quiero con todas las fuerzas de mi corazón, este trabajo también es
por ti y para ti. Te extraño mucho.
A mi Sobrino David Alejandro:
Te quiero con toda el alma.
A Karla:
Mil gracias por todo el apoyo que me has brindado, por la paciencia y el amor que me has
mostrado, Por permitirme entrar en tu casa, en tu corazón y en tu vida. Ahora eres muy
importante en la mía. Te Amo.
A mis compañeros y amigos:
M en C. Gabriel Villa, Ing. Alfonso Campos, Alejandro Escamilla, Abraham Rodríguez.
Por todo lo que hemos compartido, su amistad y su gran apoyo en todos los problemas y los
buenos momentos que hemos tenido durante el tiempo que tenemos de conocernos. Por
confiar en mí y ayudarme a salir adelante, del mismo modo, como todo lo que he aprendido
de ustedes y lo que me falta por aprender, ya que cada uno tiene un don especial que se
traduce en respeto, admiración y confianza. Por que saben que a pesar de la distancia, nos
une un sentimiento muy especial. Siempre unidos.
IPN - SEPI – ESIME – ZACATENCO
Ing. Antonio González López
Agradecimientos
A la Sección de Estudios de Posgrado e Investigación de la Escuela Superior de Ingeniería
Mecánica y Eléctrica del Instituto Politécnico Nacional.
A mi Director de tesis M. en C. Fidel Diego Nava.
A mi Codirector de tesis M. en C. Gabriel Villa y Rabasa, una excelente persona de quien
hay mucho que aprender, por su amistad y por confiar en mí. Gracias.
Al Dr. Luis Héctor Hernández Gómez, por el apoyo, amistad y consejos que siempre me ha
dado, Gracias.
A todos los profesores e Investigadores de la Sección de Graduados y de una manera
especial a:
Dr. Guillermo Urriolagoitia Calderón
Dr. Luis Héctor Hernández Gómez
M. en C. Ricardo López Martínez
M en C. Gabriel Villa y Rabasa
A todos los compañeros de la Sección de Estudios de Posgrado de ESIME Zacatenco, por
todo el apoyo que me brindaron en mis años de estudio……. No los Nombro por temor de
olvidarme de alguno, pero saben que nos une una fuerte amistad.
A todas las personas que de alguna manera colaboraron con este trabajo. Mil gracias.
IPN - SEPI – ESIME – ZACATENCO CAPITULADO
Ing. Antonio González López ii
1.10.3 Arado simétrico 18
1.11 El suelo 19
1.11.1 Resistencia a la tracción de los suelos 21
1.12 Planteamiento del problema 23
1.12.1 Cálculo de resistencia a la tracción del apero 23
1.13 Referencias 24
CAPÍTULO II
2. Esfuerzo y deformación
2.1 El concepto de esfuerzo 26
2.1.1 Fracturas frágiles y dúctiles 27
2.1.2 Definiciones de Tipos de esfuerzo 28
2.1.3 Notaciones 29
2.1.4 Las componentes de esfuerzo 30
2.1.5 Esfuerzos en un plano oblicuo 31
2.1.6 El caso de esfuerzo plano 34
2.1.7 Esfuerzos principales para un estado general de esfuerzo 35
2.2 Representación gráfica de los estados de esfuerzo 36
2.2.1 Representación gráfica de los estados tridimensionales de esfuerzo 36
2.2.2 Validezdel círculo de Mohr para un estado de esfuerzos triaxial 40
2.2.3 Construcción del círculo de Mohr para esfuerzos tridimensionales 41
2.3 Conceptos generalizados de la deformación unitaria 44
2.3.1 Definición matemática de la deformación unitaria 44
2.3.2 Tensor de la deformación unitaria 46
2.3.3 Transformación de la deformación unitaria 48
2.4 Circulo de Mohr para deformación unitaria bidimensional 50
2.5 Referencias 52
CAPÍTULO III
3. Métodos experimentales para la determinación de esfuerzos
3.1 Generalidades 54
3.2 Recubrimientos frágiles 54
3.3 Método de Moire 56
3.3.1 Antecedentes históricos del método de Moire 56
3.3.2 Conceptos fundamentales del método de Moire 56
3.3.3 Tipos de mallas en el método de Moire 56
3.4 Termografía 58
3.5 Fotoelasticidad 59
3.5.1 El concepto de Fotoelasticidad 59
3.5.2 Polariscopio 59
3.5.3 Birrefringencia 60
3.5.4 Deformaciones principales 61
3.5.5 Esfuerzos principales 62
3.5.6 Fronteras libres 63
3.5.7 Métodos de ensayo fotoelástico 63
3.5.7.1 Recubrimiento fotoelástico 63
3.5.7.2 Modelos de esfuerzos planos o bidimensionales 63
3.5.7.3 Modelos tridimensionales – Método de fijación de esfuerzos. 64
3.6 Sistema de adquisición de datos 64
3.7 Extensometría 65
3.8 Método del elemento finito 65
3.9 Referencias 66
IPN - SEPI – ESIME – ZACATENCO CAPITULADO
Ing. Antonio González López iii
CAPÍTULO IV
4. Método del elemento finito
4.1 Métodos de cálculo. 68
4.1.1 Métodos clásicos de cálculo. 68
4.1.2 Métodos de la resistencia de materiales. 68
4.1.3 Métodos iterativos. 69
4.1.4 Métodos matriciales. 69
4.1.5 Métodos de discretización. 70
4.2 Método de los elementos finitos 70
4.2.1 Interpretación física del método del elemento finito 70
4.2.2 Relación entre los métodos variacionales y el método del elemento finito. 73
4.2.3 Etapas para el estudio del sólido aplicando el método del elemento finito. 73
4.2.4 Ecuaciones fundamentales del método del elemento finito. 74
4.2.4.1 Desplazamientos en el elemento. 74
4.2.4.2 Tensiones y deformaciones. 74
4.2.4.3 Principio de los trabajos virtuales. 75
4.2.4.4 Ecuación variacional. 75
4.2.4.5 Matriz rigidez. 75
4.2.4.6 Cargas nodales. 76
4.2.4.7 Sistema resultante de ecuaciones algebraicas. 76
4.2.5 Programas de computación basados en el método del elemento finito 77
4.3 Modelo físico matemático. 77
4.3.1 Aspectos generales 77
4.3.2 Geometría del sistema. 77
4.3.3 Métodos numéricos 78
4.3.4 Breve historia del método del elemento finito y del Ansys 79
4.3.4.1 Fase de preprocesamiento 80
4.3.4.2 Fase de solución 80
4.3.4.3 Fase se posprocesamiento 80
4.3.5 Formulación directa 80
4.3.5.1 Fase de preproceso 81
4.3.5.2 Fase de solución 88
4.3.5.3 Fase de posprocesamiento 90
4.3.5.4 Fuerzas de reacción 91
4.4 Consideraciones en el análisis 92
4.5 Referencias 93
CAPÍTULO V
5. Extensometría
5.1 Galgas extensométricas de resistencia eléctrica 95
5.2 Sensitividad de deformación en aleaciones metálicas 95
5.3 Construcción de galga 98
5.4 Adhesivos y métodos de montaje para las galgas de deformación. 102
5.4.1 Cementos epóxicos 103
5.4.2 Cemento Cyanoacylate 104
5.4.3 Adhesivos de Poliéster 105
5.4.4 Cementos Cerámicos 105
5.4.5. Prueba del adhesivo para una galga de deformación 106
5.5 Sensibilidad y factor de galga 107
5.6 Características del funcionamiento de galgas de deformación de láminas 110
5.7 El puente de Wheatstone. 111
IPN - SEPI – ESIME – ZACATENCO CAPITULADO
Ing. Antonio González López iv
5.7.1 Sensibilidad del puente de Wheatstone 113
5.8 Indicadores de deformación comerciales – Balance cero. 117
5.8.1 Indicadores de deformación comerciales – Lectura directa. 118
5.9 Circuitos de corriente constante para los puentes de Wheatstone. 119
5.10 Calibración de galgas extensométricas. 121
5.11 Referencias 121
CAPÍTULO VI
6. Análisis y evaluación de resultados
6.1 Definición del Problema. 124
6.2 Procedimiento de Análisis. 124
6.3 Características del Modelo de Elementos Finitos. 126
6.4 Análisis Estático. 128
6.4.1 Características del análisis estático. 128
6.4.2 Resultados obtenidos del análisis estático. 128
6.5 Prueba de compresión y extensometría de apero para arado 131
6.5.1 Procedimiento de prueba 131
6.5.2 Calculo de la dirección de las deformaciones principales 135
6.6 Referencias 139
Conclusiones 140
Recomendaciones para trabajos futuros 141
IPN - SEPI – ESIME – ZACATENCO GLOSARIO
Ing. Antonio González López
v
Adosar: Arrimar
Alacrán: Parte del arado en donde se engancha la cadena.
Apero: Herramientas de labranza.
Aporque: Acción de verter tierra al pie de la planta.
Balona: Parte del yugo que descansa sobre el cuello del animal.
Desaporque: Acción de quitar la tierra del pie de la planta.
Coyunda: Correa con que se fija el yugo a los cuernos de los bueyes.
Escarificación: Mullición de la tierra.
Humus: Sustancia coloidal de aspecto negruzco que resulta de la descomposición
parcial de los desechos vegetales y animales.
Laboreo: Labranza de campo.
Labranza: Cultivo de campo.
Mancera: Pieza curva por donde se empuña el arado.
Mullimiento: Estado de la tierra blanda y suave.
Percolación: Acto de colación máxima.
Pérdida de suelo: Se dice cuando la capa fértil del terreno se ha movido y queda tierra que no
contiene sustancias que favorezcan el crecimiento de las plantas.
Prisma de tierra: Un prisma hipotético que es movido por la herramienta de labranza durante la
acción del apero sobre el terreno.
Radicular: Referente a la raíz.
Sementera: Terreno mullido destinado a la siembra de semillas.
Subsoleo: Rompimiento de la capa que se encuentra debajo de las capas fértiles del
terreno.
Subsolador: Apero que penetra más allá de la capa superficial fértil del suelo.
Suela: Capa dura de subsuelo que se forma debido al paso de los tractores y de los
aperos.
Vertedera: Parte de la herramienta de labranza del apero que obliga al prisma de tierra a
caer un lado del surco que se forma durante el cortado del terreno.
IPN - SEPI – ESIME – ZACATENCO SIMBOLOGÍA
Ing. Antonio González López
vi
CAPÍTULO I
f Coeficiente de fricción entre el acero y el suelo.
G Peso del implemento.
K Coeficiente de resistencia especifica.
a Profundidad de trabajo.
b Ancho de trabajo.
ε Coeficiente que depende de la forma del implemento y propiedad del suelo.
υ Velocidad de desplazamiento del apero por la velocidad con que es lanzado en
prisma de tierra.
B Ancho de trabajo del cultivador. (cm)
q Resistencia especifica de tracción (Kg/cm)
µ Coeficiente de rodamiento
zQ Carga vertical en la rueda del cultivador (Kg.)
APÍTULO II C
δA Diferencial de área
δF
m, n
Diferencial de fuerza
l, Cosenos directores
un punto r
Coordenada polar de
S Esfuerzo resultante
Sn Componente normal del esfuerzo resultante
ncial del esfuerzo resultante St Componente tange
Esfuerzo Principal σn
I1, l2, I3 Invariantes del esfuerzo principal
ε
Deformación unitaria normal
eformación unitaria tangencial γ D
APÍTULO III C
líneas de la malla maestra p
Paso, distancia entre
d Densidad de malla,
ementos t Espesor de los el
δ Retraso relativo
n K Coeficiente óptico de deformació
de referencia λ
Longitud de onda
N Orden de franja
f Valor de franja
d E Modulo de elasticida
ν
Modulo de Poisson
onstante óptica de esfuerzo c C
APÍTULO IV C
nK
U
Matriz de rigidez
odales { }n Matriz de desplazamientosn{ }nQ Matriz de cargas actuantes
vector columna un Desplazamientos de cualquier punto del elemento en forma de
Un Vector formado por los desplazamientos nodales del elemento
sición φn Función de forma, cuyas componentes son generalmente funciones de po
los desplazamientos [L ] Operador lineal que relaciona las deformaciones con
Vector deformación en cualquier punto del elemento {εn }
IPN - SEPI – ESIME – ZACATENCO SIMBOLOGÍA
Ing. Antonio González López
vii
{σn} Vector de tensiones
[M] Matriz que caracteriza las propiedades mecánicas del material.
o
{R} Matriz de reacciones
APÍTULO V
éctrica
ial dividida por la deformación aplicada
dL/L
o largo de la dirección transversal de la galga.
al.
itividad transversal de la galga
g actor de galga
{F} Fuerzas volumétricas
{p} Fuerzas superficiales
Vn Volumen del elemento
Sn Superficie del element
C
R Resistencia el
ρ Deformación
SA Sensitividad de la aleación metálica
u Cambio de resistencia inic
–v Deformación transversal
ε Deformación uniforme a lo largo del conductor
εa Deformación normal a lo largo de la dirección axial de la galga
εt Deformación normal a l
γat Deformación cortante.
Sa Sensitividad de la galga a la deformación axial.
St Sensitividad de la galga a la deformación transvers
Ss Sensitividad de la galga a la deformación cortante
Kt Factor de la sens
S F
IPN - SEPI – ESIME – ZACATENCO ÍNDICE DE FIGURAS
Ing. Antonio González López
viii
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1.1 Mapa del Estado de Oaxaca y la Región de los Valles Centrales 11
Figura 1.2 Arado matador 16
Figura 1.3 Arado tipo Oliver 16
Figura 1.4 Arado Diecinueve y medio 17
Figura 1.5 Forma de trabajar del arado de disco 17
Figura 1.6 Arado de cincel 18
Figura 1.7 Arado rayador y su forma de trabajar 19
Figura 1.8 Arado de madera de los Valles Centrales 19
Figura 2.1 Corte ab de una sección variada. 26
Figura 2.2 Espécimen redondo de acero dulce sujeto a tensión 28
Figura 2.3 Elemento orientado en sus lados paralelos a las direcciones x, y, z. 29
Figura 2.4 Esfuerzo cortante, según esta anotación es indicada por Pxy qué es el esfuerzo
en la dirección de x que actúa en el plano y. Un par complementario de esfuerzo cortante
es entonces Pxy y Pyx
29
Figura 2.5 La superficie ABCD normal al eje de y, se supone que tiene un esfuerzo S que
actúa en él. 30
Figura 2.6 Relaciones entre los parámetros de esfuerzo y el esfuerzo en cualquier plano
oblicuo a las direcciones de las coordenadas 31
Figura 2.7 Elemento cúbico en equilibrio 31
Figura 2.8 Cosenos directores 32
Figura 2.9 Las componentes del esfuerzo, actúan sobre un plano triangular. 32
Figura 2.10 Esfuerzo resultante S, para un plano triangular 33
Figura 2.11 Planos paralelos para un sistema de esfuerzo plano 34
Figura 2.12. Cuerpo en el espacio, con un vector de radio r 37
Figura 2.13 Círculo ( ), simétrico sobre la abscisa, con el centro a la distancia
(P
2
1
22)( pyax =+−
2 + P3)/2 del origen
38
Figura 2.14 Los círculos de Mohr se vuelven un plano de esfuerzo limitado por los tres
círculos 1, 2, 3 formados por las tres condiciones de esfuerzo plano 39
Figura 2.15 Estado triaxial de esfuerzos para validar el círculo de Mohr 40
Figura 2.16 Seguimiento de pasos para trazar un circulo de Mohr para esfuerzos
tridimensionales 41
Figura 2.17 Círculo de Mohr para un estado de esfuerzo plano 42
Figura 2.18a Convección de signos para una partícula de esfuerzos cortantes 43
Figura 2.18b Plano de esfuerzos girado 180° 43
Figura 2.18c Círculo de Mohr para un estado de esfuerzo plano 44
Figura 2.19 (a) Deformación unitaria extensional ocurriendo en una dirección 44
Figura 2.19 (b) Deformación en direcciones ortogonales 45
Figura 2.19 (c) Cuerpo sometido a deformación cortante 46
Figura 2.20. Deformaciones cortantes 47
Figura 2.21 Las deformaciones unitarias son determinadas a partir de las deformaciones
relativas 48
Figura 2.22 Transformación coordenada 49
Figura 2.23 Circulo de Mohr de deformaciones unitarias 51
Figura 3.1 Mallas típicas de líneas rectas paralelas 57
Figura 3.2 Malla de círculos concéntricos con paso constante y ancho de línea igual al
ancho entre líneas. 57
Figura 3.3 Malla de líneas radiales con paso variable y ancho de línea igual al ancho entre
líneas. 57
Figura 3.4 Malla de cuadrícula (izquierda) y malla de puntos en arreglo cuadrado
(derecha). 58
IPN - SEPI – ESIME – ZACATENCO ÍNDICE DE FIGURAS
Ing. Antonio González López
ix
Figura 3.5 La temperatura de la piel varía en respuesta a trastornos del tejido, una
inflamación o un cáncer, hace posible que estas afecciones sean visibles mediante
cámaras sensibles a calor infrarrojo. En esta termografía, el tejido canceroso (amarillo)
contrasta con la coloración azul y verde del resto del cuerpo
58
Figura 3.6 Patrón de franjas fotoelásticas en una estructura sometida a carga 59
Figura 3.7 Polariscopio plano. 60
Figura 3.8 Franjas isocromáticas para N = 0 a 4 61
Figura 4.1 Sistema constituido por tres barras articuladas entre sí 71
Figura 4.2 Barra bajo carga axial. 81
Figura 4.3 División de la barra por elementos y nodos. 81
Figura 4.4 Un miembro sólido de sección transversal sujeta a una fuerza F. 82
Figura 4.5 Diagrama de cuerpo libre de los nodos del ejemplo 4.2 84
Figura 4.6 Fuerzas internas transmitidas a través de un elemento arbitrario 86
Figura 4.7 Fuerzas internas para el ejemplo 4.2 91
Figura 5.1 Porcentaje del cambio de la resistencia como función del porcentaje de
deformación para aleaciones 97
Figura 5.2 Inducción térmica para una deformación aparente, como una función de la
temperatura para las tres aleaciones mas comunes de galgas extensométricas. 98
Figura 5.3. Construcciones para diversos tipos de resistencias en alambres de galgas
extensométricas. 99
Figura 5.4 Configuraciones de galgas extensométricas de metal. 100
Figura 5.5 Arreglo linear de 10 galgas extensométricas 100
Figura 5.6 Detalles de construcción de las galgas extensométricas 101
Figura 5.7 Procedimiento para pegar galgas extensométricas. 103
Figura 5.8 Quemador de adhesivos cerámicos 106
Figura 5.9 Error como una función de la sensibilidad transversal con el factor transversal de
la sensibilidad para galgas biaxiales 110
Figura 5.10 El circuito del puente de Wheatstone 112
Figura 5.11 Eficiencia del circuito como función de r para un puente de voltaje fijo. 114
Figura 5.12.1 Arreglo del puente para el caso 1 114
Figura 5.12.2 Arreglo del puente para el caso 2 115
Figura 5.12.3 Arreglo del puente para el caso 3 116
Figura 5.12.4 Arreglo del puente para el caso 4 116
Figura 5.13 Posición de las cuatro galgas empleada sobre una viga sujeta a flexión para dar
en el puente un factor . 4=n 117
Figura 5.14 Ilustración esquemática del puente de referencia. 117
Figura 5.15 Modelo P700 de indicador de deformación 118
Figura 5.16 Diagrama de bloques del indicador para la lectura directa de deformaciones. 118
Figura 5.17 Modelo P3500 Indicador de lectura directa de deformación. 119
Figura 5.18 El puente de Wheatstone con suministro de corriente constante 120
Figura 5.19 Sistema típico de grabación de la deformación. 121
Figura 6.1. Diseño de la herramienta de labranza 125
Figura 6.2. Diseño de la herramienta de labranza con el software ANSYS 126
Figura 6.3. Malla de elementos finitos de la herramienta de labranza. 127
Figura 6.4. Modelo de elementos finitos con condiciones de frontera. 127
Figura 6.5. Modelo de elementos finitos con condiciones de carga 128
Figura 6.6. Desplazamiento del apero en condiciones de carga estática. 129
Figura 6.7. Máximo esfuerzo principal en condiciones de carga estática. 130
Figura 6.8. Acercamiento del máximo esfuerzo principal en condiciones de carga estática. 130
Figura 6.9. Apoyo-Perno y tornillos 131
Figura 6.10 Apero con apoyo de sujeción y superficies de pegado limpias131
IPN - SEPI – ESIME – ZACATENCO ÍNDICE DE FIGURAS
Ing. Antonio González López
x
Figura 6.11. Roseta rectangular (galga extensomètrica) 132
Figura 6.12. Apero con roseta 1 pegada (abajo del tornillo de sujeción) 132
Figura 6.13. Apero con roseta 2 pegada (a un costado bajo del tornillo de sujesion) 132
Figura 6.14. Apero con las 2 rosetas rectangulares y los cables para conexión 133
Figura 6.15. Montaje de la pieza a la maquina 133
Figura 6.16. Indicador de deformación P-3500 133
Figura 6.17. Círculo de Mohr para el cálculo de deformaciones principales 135
Figura 6.18. Arreglo de las rosetas de referencia 135
Figura 6.19. Círculo de Mohr para obtener las deformaciones principales 135
Figura 6. 20 Circulo de Mohr de la roseta 1, galga A con ángulo de referencia de 45ª 136
Figura 6. 21 Circulo de Mohr de la roseta 1, galga B con ángulo de referencia de 0ª 136
Figura 6. 22 Circulo de Mohr de la roseta 2, galga A con ángulo de referencia de 45ª 137
Figura 6. 23 Circulo de Mohr de la roseta 2, galga B con ángulo de referencia de 0ª 137
IPN - SEPI – ESIME – ZACATENCO ÍNDICE DE TABLAS
Ing. Antonio González López
xi
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1.1. Distribución de tractores y animales de trabajo en los Estados Unidos Mexicanos. 12
Tabla 1.2. Distribución de animales de trabajo en Los Estados Unidos Mexicanos 13
Tabla 1.3. Existencia de maquinaria, aperos en el estado de Oaxaca en 1993 14
Tabla 1.4. Fragmentos minerales del suelo 20
Tabla 1.5. Propiedades del suelo según su composición 21
Tabla 1.6 Resistencia especifica de los cultivadores 22
Tabla 1.7 Coeficientes de resistencia al rodamiento para distintos tipos de superficie de apoyo 22
Tabla 1.8 Fuerza de tiro de los animales de trabajo 23
Tabla 3.1 Características isocromáticas de las franjas. 61
Tabla 4.1 Propiedades físicas de varios sistemas de ingeniería 78
Tabla 4.2 Parámetros que causan discrepancias en varios sistemas de ingeniería 79
Tabla 4.3 Propiedades de los elementos en el ejemplo 4.2 88
Tabla 5.1 Algunas aleaciones metálicas usadas en galgas de deformación 96
Tabla 5.2 Composición de cementos cerámicos 105
Tabla 5.3. Factores de galga Sg, sensitividad axial Sa, sensitividad transversal St, y factor de
sensitividad transversal Kt, para diferentes galgas para deformaciones del tipo lámina 109
Tabla 6.1. Propiedades mecánicas del material del apero. 124
Tabla 6.2 Pesos y fuerzas en los componentes. 124
Tabla 6.3. Microdeformaciones indicadas por el equipo de medición 134
Tabla 6.4 Cálculo de las microdeformaciones en el apero 138
IPN - SEPI – ESIME – ZACATENCO RESUMEN
Ing. Antonio González López
xii
RESUMEN
Debido a la problemática que representa el uso de tractores en el estado de Oaxaca,
particularmente en la región conocida como los Valles Centrales, se presenta un proyecto de
construcción de un apero de tracción animal para el Centro Interdisciplinario de Investigación
para el Desarrollo Integral Regional, (CIIDIR) Unidad Oaxaca del Instituto Politécnico
Nacional. Las tierras de cultivo de los campesinos que habitan en esas regiones, no cuentan con
una geometría bien definida, los terrenos son irregulares, muy pequeños y la mayoría de ellos son
parcelas de difícil acceso o se encuentran en pendientes elevadas. La forma en que los
campesinos del estado surcan sus terrenos, es por medio del uso de animales de labranza y un
apero de madera. Se intenta desarrollar una herramienta que sea liviana para los animales y el
campesino, además de resistente.
Se desarrolla un modelo tridimensional de un apero de tracción animal, por medio del Método del
Elemento Finito. Se digitaliza el modelo proporcionado por el CIIDIR Oaxaca. Las propiedades
mecánicas del elemento y las condiciones de carga y frontera, son proporcionadas por el CIIDIR
Oaxaca; los datos obtenidos se alimentan al software ANSYS. A dicho elemento se le realiza un
análisis de esfuerzos y deformaciones, para determinar los puntos críticos y así hacerlo confiable.
Por todo esto, se propone evaluar los esfuerzos y las deformaciones en dicho elemento mediante
análisis estático, utilizando el Método del Elemento Finito, con la ayuda de paquetes de cómputo
comerciales. Para este caso se utilizará el software ANSYS, ya que además de ser una
herramienta muy poderosa, se tiene acceso a ella en la Sección de Estudios de Posgrado e
Investigación de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, del Instituto Politécnico
Nacional.
Al modelo desarrollado se le colocaran unas galgas extensometricas y se le aplicara carga
mediante una prensa de 10 Ton, con un dispositivo acoplado para simular una carga repartida en
la punta del elemento. Al final los datos de ambos sistemas serán comparados para corroborar
resultados y obtener el porcentaje de error.
De lo anterior surge el principal objetivo de este trabajo, que es el desarrollo de una metodología
para la evaluación de esfuerzos y deformaciones de la herramienta de labranza, para la utilización
de los campesinos de los Valles Centrales del estado de Oaxaca.
IPN - SEPI – ESIME – ZACATENCO ABSTRACT
Ing. Antonio González López
xiii
ABSTRACT
Due to the problematic that represents the use of tractor in the state of Oaxaca, particularly in the
region known as the Central Valleys, It’s presented a project of construction of a harness to animal
traction to Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional,
(CIIDIR) Unidad Oaxaca of Instituto Politécnico Nacional. The territories of culture of the farmers
who live in those regions, do not count on a defined geometry or, the lands are irregular, very small
and most of them parcels are difficult or they are in high slopes. The form, in which the farmers of
the state furrow their lands, is by means of the farming animal use and a harness of wood. It is tried
to develop a tool that is light for the animals and the farmer, in addition to resistant
It is developed to a three-dimensional model of a harness of animal traction, by means of the
Method of the Finite Element. The model provided by the CIIDIR Oaxaca is digitized. The
mechanical properties of the element and the conditions of load and border, are provided by the
CIIDIR Oaxaca; the collected data are fed software ANSYS. To this element it is made a stress
analysis and deformations to him, to determine the tactically important points and thus to make it
reliable.
By all this, one sets out to evaluate the efforts and the deformations in this element by means of
static analysis, using the Method of the Finite Element, with the aid of commercial packages of
calculation. For this case software ANSYS will be used, since in addition to being a very powerful
tool, has access to her in the Sección de Estudios de Posgrado e Investigación of the Escuela
Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica of the Instituto Politécnico Nacional.
To the developed model strain gauges were placed to him and load by means was applied to him
press of 10 ton, with a connected device to simulate a load distributed in the end of the element. In
the end the data of both systems will be compared to corroborate results and of obtaining the
percentage of error.
From the previous thing the main objective of this work, that is the development of a methodology
for the evaluation of stress and strains of the farming tool, for the use of the farmers of Central
Valleys of the state of Oaxaca.
IPN - SEPI – ESIME – ZACATENCO
Ing. Antonio González López
xiv
OBJETIVO
Analizar las herramientas de labranza, mediante la aplicación del método del elemento finito,
auxiliándose del paquete de computo ANSYS, para la optimización de la geometría de los aperosde tracción animal de los valles centrales del estado de Oaxaca.
JUSTIFICACIÓN
El estado de Oaxaca es uno de los de mayor porcentaje de población campesina de la república
mexicana, por tal motivo, las tierras de cultivo por familia son pequeñas parcelas de 2 a 3
hectáreas; en general, la economía de esas familias es muy reducida, si a esto agregamos que los
terrenos no son regulares y que muchos campesinos basan su cultivo en riego de temporal,
pretender tractorizar la labranza es prácticamente imposible por el reducido tamaño de las
parcelas. El número de miembros de la familia dedicados a la explotación agrícola se ha visto
disminuido debido a la migración, por lo que, el hacer más eficientes los métodos tradicionales de
labraza, es de vital importancia para la sobre vivencia de la familia. Es por ello que se pretende
hacer más óptima la labranza con aperos mejorados de tracción animal para poder realizar el
trabajo agrícola con menos esfuerzo, el proyecto de investigación del M en C. Fidel Diego Nava
titulado “Interacción Mecánica Entre el Apero y Suelo para las Condiciones de Los Valles
Centrales de Oaxaca” con número de registro CGPI 2004 – 0087 es de gran utilidad para el
desarrollo de la presente investigación, debido a los estudios previos de las parcelas, animales,
suelo y las herramientas de labranza, facilitando el análisis de los diferentes factores que actúan
sobre el apero.
El análisis matemático de la estructura es complejo. Por lo que es necesario utilizar una
metodología de análisis que será optimizada con un sistema de cómputo, con el fin de desarrollar
un procedimiento, por medio del cual se faciliten las tareas a resolver. El notable avance de los
paquetes de cómputo, ha traído como consecuencia que los análisis numéricos y en particular el
método del elemento finito tengan un gran desarrollo; tal es el caso del ANSYS.
Por lo anterior, el proyecto de investigación del M en C. Gabriel Villa y Rabasa con titulo
“Evaluación Numérico – Experimental de Esfuerzos en Elementos Mecánicos y Óseos “con
numero de registro CGPI 2002 – 1131 es sumamente importante ya que los análisis numérico
(Metodo del Elemento finito) y experimental (Extensometría) de esta tesis, se basan en dicho
proyecto,
IPN - SEPI – ESIME – ZACATENCO INTRODUCCIÓN
Ing. Antonio González López
xv
INTRODUCCIÓN
En el estado de Oaxaca, se tiene la problemática de que las parcelas de cultivo, son pequeñas y
en algunos casos se encuentran en superficies accidentadas o irregulares, por lo que tratar de
tractorizar estos terrenos para cultivo, resulta muy difícil además de ser costoso para el campesino.
El Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional, (CIIDIR) Unidad
Oaxaca, pretende desarrollar una herramienta de labranza de tracción animal que sea liviana y
resistente para los animales y el campesino. Es por esta razón, que en el presente trabajo, se
analiza un apero mediante el Método del Elemento Finito con ayuda del software Ansys y se
corroboran los datos obtenidos mediante la aplicación de galgas extensométricas, para realizar un
análisis estático del elemento mencionado. Para este fin, el presente trabajo se divide en seis
capítulos.
En el capítulo uno, se hace una explicación de los principales conceptos del sistema agrario y la
labranza del suelo, así como de tecnología agrícola en México, donde se puede ver que no existe
desarrollo de herramientas de labranza. Se explica como funcionan los arados y los tipos que hay y
las fuerzas que actúan sobre la herramienta.
En el capitulo dos, se exponen los principales conceptos del esfuerzo y la deformación, se explican
como actúan los esfuerzos y como se obtienen los esfuerzos principales de forma analítica y
grafica mediante el circulo de Mohr. Por ultimo, se exponen los conceptos generalizados de la
deformación unitaria, así como la definición matemática, el tensor y la construcción del círculo de
Mohr para la deformación.
En el capitulo tres se mencionan los diferentes métodos experimentales con los cuales se pueden
realizar análisis experimentales de esfuerzos. Como son los recubrimientos frágiles, el método de
Moire, la termografía, la fotoelasticidad, el sistema de adquisición de datos y la extensometría.
El capitulo cuatro, trata del Método del Elemento Finito, se hace mención de las ventajas y
limitaciones de esté, además se da una explicación del mismo, incluyendo la metodología de
operación y sus fundamentos. Se hace un análisis de un elemento para conocer la forma de cómo
se escriben las ecuaciones matemáticas del método, así como una explicación del paquete Ansys.
El capitulo cinco, se mencionan los tipos de galgas extensometricas que hay en el mercado, la
sensibilidad y como se construye una galga, los adhesivos que existen y la forma de colocar las
galgas en diferentes superficies, también se explica que es la sensibilidad y el factor de galga. El
funcionamiento del puente de Wheatstone y la forma de calibrar el puente y las galgas.
Para el capitulo seis, se desarrolla la metodología del análisis estructural mediante el método del
elemento finito, llevando a cabo el estudio del análisis estático, los datos obtenidos serán
comparados con el análisis experimental, ya que al apero le fueron colocadas galgas
IPN - SEPI – ESIME – ZACATENCO INTRODUCCIÓN
Ing. Antonio González López
xvi
extensometricas y se le aplicaron cargas por medio de una prensa y un dispositivo para simular la
carga repartida en el elemento.
Con respecto a los resultados obtenidos, se puede decir, que el principal motivo de falla de la
estructura estudiada es, el desgaste por la abrasión de la tierra y la herramienta de trabajo ya que
en base a las cargas aplicadas y la forma de trabajo. Además, cabe mencionar que existen otros
factores que pueden disminuir la vida útil de ésta, como lo es la corrosión, o fisuras internas, así
como el cambio de las propiedades mecánicas del material debido a endurecimiento por fatiga del
mismo, por impactos contra piedras y una gran variedad de condiciones de uso cotidiano.
A pesar de que en los análisis realizados se obtuvieron resultados satisfactorios y se desarrolló
una metodología para realizar análisis estático, es importante destacar la necesidad de realizar
trabajo futuro, de lo que se recomienda:
Desarrollar la interfase entre el software ANSYS y Solid Works para obtener simulaciones más
reales de funcionamiento.
Realizar la instrumentación de un apero, con el fin de obtener un historial de carga en condiciones
reales de funcionamiento y si el apero es resistente para otros estados de la republica.
Una vez realizada la instrumentación del apero compararlo con un análisis numérico, con el fin de
generar la experiencia y el conocimiento mediante la aplicación del trabajo numérico-experimental.
IPN - SEPI – ESIME – ZACATENCO
Ing. Antonio González Lópe
CAPÍTULO I
GENERALIDADES DE LA
LABRANZA
En este capítulo se exponen los principales conceptos del sistema agrario y
la labranza del suelo con el fin de mostrar la relación entre la ingeniería
mecánica y el diseño de las herramientas de labranza y la producción
agrícola.
Del mismo modo, se hace una exposición de las investigaciones sobre
labranza y tecnología, donde se muestra la gran influencia de las
herramientas en la erosión de los terrenos agrícolas y seguidamente se
hace un recuento de las investigaciones realizadas en México sobre
tecnología agrícola, donde se ve claramente que los estudios sobre los
sistemas de labranza y su efecto sobre los cultivos han sido hechos desde
el punto de vista agronómico y se ha dejado de lado el desarrollo de las
herramientas de labranza de conservación.
Se hace una breve explicación del principio de funcionamiento de los
arados, después se exponela clasificación de éstos y mediante un corto
resumen se describen los arados de tracción animal más usados en
México. Así como las fuerzas que actúan sobre la herramienta de labranza.
Finalmente, se plantea el problema de estudio.
z
IPN - SEPI – ESIME – ZACATENCO CAPÍTULO I
Ing. Antonio González López 2
1.1 Antecedentes generales de la labranza.[1.1]
La producción vegetal es muy importante para cualquier país porque es la base que le da firmeza a
la economía de cualquier nación y hace más estable la situación política. Consecuentemente,
cuando la agricultura de un estado es débil, siempre se tiene incertidumbre porque se puede
presentar en cualquier momento la escasez de alimentos que puede ocasionar desnutrición del
pueblo, malestar de la sociedad, deudas del país por la importación de alimentos, inestabilidad
política y alzas de precios.
Se hace evidente entonces la importancia de la labranza porque es la primera etapa del proceso
de producción de alimentos, y además es imprescindible. Por lo tanto es necesario labrar la tierra
con aperos que no contribuyan a la degradación de los terrenos agrícolas, y así conserven siempre
sus propiedades físicas, químicas y biológicas en óptimas condiciones para el crecimiento de las
plantas. Esto significa, que es muy importante el diseño y selección de herramientas de labranza,
porque cualquier técnica agrícola que se quiera aplicar necesariamente depende de los equipos
mecánicos.
1.1.1 Sistema agrario
La parcela del campesino se ha considerado, en los medios académicos y gubernamentales de
México, como un sistema sencillo que se compone del terreno, las plantas y el campesino, pero no
se incluyen las herramientas, insumos ni las relaciones que pueda tener con componentes de otros
sistemas. Por lo tanto, las investigaciones se han dirigido hacia aspectos puramente agronómicos y
se ha dejado de lado el estudio de las herramientas. Esta falta de claridad en la definición del
sistema agrario ha sido una de las causas del atraso tecnológico del campo mexicano. Pero si se
mira detenidamente, se verá que la parcela si se relaciona con la industria y la tecnología. Esto no
es evidente debido a la poca atención que se ha puesto, ya que no ha habido un esfuerzo
sostenido y serio para el progreso del campo mexicano.
La definición del concepto de sistema de producción en el campo, es muy importante porque nos
ayudará a situar el papel de la ingeniería mecánica en la producción agrícola.
1.1.1 Sistema de explotación agrícola
Se define como una combinación coherente, en espacio y tiempo, de ciertas cantidades de mano
de obra y los diferentes medios de producción, con el fin de obtener diferentes productos agrícolas.
La mano de obra puede ser familiar o contratada y los medios de producción se entiende que son:
“La tierra, construcciones, máquinas, aperos, animales, semillas y algunos otros.”
Aquí se ve claramente que este sistema se relaciona con las industrias, porque de ella se obtiene:
aperos, máquinas y materiales de construcción. Por lo que toda mejora tiene que ser
principalmente labor de personas que no deben ser campesinos ni agrónomos. Esto significa que
la investigación para la mejora de los equipos agrícolas es principalmente una labor de un
ingeniero mecánico, porque es el profesional que ha sido preparado para desarrollar los medios
para la transformación y transmisión de la energía.
1.1.3 Sistema rural
Se puede definir, como una manera históricamente constituida y durable de utilizar el medio rural y
un sistema de fuerzas de producción adaptadas a las condiciones bioclimáticas de un cierto
espacio y sensible a las necesidades sociales y condiciones del momento.
Por esto, podemos decir que el sistema rural es más amplio que el sistema de explotación agrícola,
porque abarca tanto actividades de producción vegetal, como animal y otras en las cuales no se
utilizan organismos vivos como medios de producción pero que si están en el medio rural.
IPN - SEPI – ESIME – ZACATENCO CAPÍTULO I
Ing. Antonio González López 3
1.2 Concepto de labranza [1.2]
Se define a la labranza como la preparación del suelo para la sementera y al conjunto de
operaciones necesarias, para mantener el terreno libre de malas hierbas durante el crecimiento de
las plantas. Se dice que los objetivos primarios y los fines fundamentales de la labranza se dividen
en tres fases:
1) Preparación del terreno para la siembra;
2) Destrucción de las malas hierbas que pueden perjudicar la cosecha, y
3) Mejoramiento de las condiciones físicas del suelo.
En la labranza se deben conseguir los siguientes resultados:
• Crear una profunda cama para operación, que física, química y biológicamente sea
adecuada para el crecimiento de la cosecha.
• Incrementar la riqueza en humus y la fertilidad del suelo cubriendo y enterrando los
rastrojos y los abonos, de forma que queden incorporados al terreno.
• Prevenir el crecimiento de malas hierbas y destruir las existentes.
• Dejar el terreno en tales condiciones que el aire pueda circular fácilmente a través de él.
• Preparar el terreno para que retenga la humedad producida por las lluvias.
• Destruir los insectos con sus huevos, larvas y nidos.
• Dejar la superficie del terreno de forma conveniente para prevenir la erosión eólica.
Además debemos clasificar a los equipos de labranza en dos grandes grupos:
1) Equipo para labores primarias, y
2) Equipo para labores secundarias.
De acuerdo a esto, los aperos empleados para la roturación y preparación del terreno con el fin de
convertirlo en una buena cama para recibir la simiente, son los del primer grupo; y el segundo
grupo está constituido por las máquinas empleadas en los trabajos de superficie para conservar la
humedad del suelo y destruir las malas hierbas.
"Por laboreo del terreno" se entiende, que es el conjunto de operaciones realizadas con equipos
mecánicos, encaminados a conseguir un mejor desarrollo de las semillas y de las plantas
cultivadas. Dentro de los múltiples objetivos que se persiguen con el laboreo podemos citar:
• Esponjamiento del suelo que permita la aireación y el almacenamiento de humedad.
• Volteo de la tierra, para el enterrado de malas hierbas y sus semillas, de parásitos en
general, así como de productos fertilizantes y antiparasitarios.
• Mezcla de la tierra, para la distribución uniforme de: las partículas de tierra, los elementos
nutritivos y la humedad en la totalidad del volumen labrado.
• Configuración de caballones, surcos, etc., por necesidades del cultivo, o de la reducción de
la erosión en terrenos con pendientes.
Estas labores son necesarias, para contrarrestar los desequilibrios introducidos en el suelo con el
cultivo (debido al hecho de cubrirlo con una sola especie de plantas, y a dejarlo sin ninguna
cubierta vegetal durante cierto tiempo), pero pueden ser causantes de un apelmazado o
compactación del mismo, debido al paso frecuente de los tractores, que puede llegar a ser grave
en determinadas circunstancias. "Una herramienta de labranza”, se define como un elemento
individual de encaje en el suelo, como sería la punta de arado o la hoja de un disco. Un apero de
labranza puede ser una sola herramienta o un conjunto de herramientas junto con el marco,
ruedas, enganche y artefactos de protección, regulación y cualquier componente de transmisión de
potencia. En los aperos de labranza el sistema procesador son las herramientas labradoras en
tanto los otros componentes forman los sistemas auxiliares.
IPN - SEPI – ESIME – ZACATENCO CAPÍTULO I
Ing. Antonio González López 4
En todo el mundo, los finqueros prefieren una sola variedad de aperos para la labranza. Además,
depende de las costumbres locales, tipo de cultivo, nivel de humedad del suelo y la cantidad de
residuos vegetales del cultivo anterior. La selección de las herramientas es también afectada por
sudisponibilidad, unidades de potencia, trabajo y capital.
1.3 Sistemas de labranza, [1.2]
La erosión del suelo por aire o corrientes acuáticas es un problema que aqueja a la agricultura en
muchas partes del mundo. El proceso de erosión arranca los nutrientes y otros compuestos
químicos del terreno. Dentro de los sistemas de labranza, podemos encontrar el sistema de
labranza convencional y el sistema de labranza de conservación.
1.3.1 Sistema de labranza convencional
Las tareas de labranza para la siembra se clasifican frecuentemente como primaria o secundaria,
pero tal distinción no siempre es clara. Una definición de labranza primaria es la acción inicial del
trabajo después de la cosecha del cultivo anterior. Por otra parte, se entiende como labranza
secundaria la que crea las condiciones de refinamiento que sigue a la labranza primaria. La
operación de labranza final antes de plantar un sembradío usualmente es labranza secundaria,
pero los finqueros pueden usar más de una operación de labranza secundaria.
1.3.1.1 Labranza primaria
La mayoría de los finqueros emplean una sola operación de labranza primaria después de
cosechar. Una excepción es cuando se usa un subsolador en el otoño, enseguida de la cosecha y
posteriormente otra labranza primaria en primavera. Los aperos usados para labranza primaria son
arados de vertederas, arados de disco, arado de cincel, subsoladores y fresadoras.
1.3.1.2 Labranza secundaria
Su principal objetivo es romper los terrones grandes y preparar una sementera ideal para plantar,
que es necesario para obtener un buen contacto de la semilla con el suelo, conservar la humedad
necesaria para la germinación y permitir el crecimiento vigoroso y libre de tallos y raíces. Los
equipos usados para la labranza secundaria se denominan generalmente rastras. Algunas de las
más comunes son las de: disco con púas, alambre, dientes de clavo y algunos otros tipos.
1.3.2 Sistema de labranza de conservación
Los sistemas de labranza de conservación están hechos para conservar el suelo, agua y energía.
Hay diferentes niveles de labranza de conservación. Éstos son labranza mínima, labranza de cinta
y labranza cero.
1.4 Labores agrícolas [1.2]
Son todas las operaciones mecánicas y bioquímicas que se llevan a cabo en el suelo o en la
planta, para la obtención de una cosecha. La base fundamental son las operaciones mecánicas
que se llevan a cabo con los aperos en el suelo para acondicionarlo. Las labores son las
siguientes:
• Labores de preparación ó acondicionamiento del suelo
• Labores de siembra o plantación
• Labores de cultivo
• Labores de recolección
IPN - SEPI – ESIME – ZACATENCO CAPÍTULO I
Ing. Antonio González López 5
1.4.1 Objetivo de las labores agrícolas
La finalidad de las labores es crear un lecho adecuado para el crecimiento y desarrollo de las
plantas. Esto se logra a través de las labores, al conseguirse con ellas los siguientes aspectos:
1.4.2 Modificación de la estructura del suelo
Los suelos tienden a compactarse por la acción del agua, vehículos y pisoteo de animales. Al
romperse el suelo e invertirse el prisma de tierra, la acción del sol y el aire contribuyen a cambiar la
condición física del mismo y esto, a su vez, es complementado por la acción de los equipos
mullidores como son: rastras y arados que dejan al final un suelo mullido. Para la mejor
germinación de la semilla, obtener mayor uniformidad en la población y un desarrollo inicial óptimo,
es indispensable que dicha semilla encuentre un suelo mullido y aireado. Aunque el continuo
laboreo del suelo tiende a disminuir el estado de granulación del mismo, siendo esto, en parte
negativo, ya que la estructura granular contribuye a la productividad del suelo.
1.4.3 Modificación del contenido de aire en el suelo
Cuando el suelo se encuentra muy compactado, la cantidad de aire que puede encontrarse en los
distintos horizontes, especialmente en la capa arable, es mucho menor que el que se encuentra en
ese mismo tipo de suelo al hacerlo más fiable. Cuando la cantidad de aire está muy enrarecida,
tiene repercusiones negativas en los procesos biológicos que se desarrollan en el suelo, y además,
puede afectar el buen desarrollo de la planta.
1.4.4 Modificación del contenido de agua en el suelo
La retención del agua en el suelo está en función de su estructura, ya que la cantidad de poros y el
tamaño de los mismos tienen gran incidencia en este fenómeno. Cuando el suelo está compactado
y tiene ondulación, aunque esta sea muy pequeña, al llover, como la capacidad de infiltración del
suelo está limitada, el agua tiende a deslizarse por su superficie hacia zonas mas bajas.
1.4.5 Incorporación de materiales y abonos al suelo
Los restos de cosechas y abonos de establo necesitan ser incorporados o enterrados en el terreno
para su mejor aprovechamiento por las plantas sometidas a cultivo. Si se dejan sobre la superficie
del suelo, la descomposición y transformación de esos restos vegetales, en productos útiles de las
cosechas sería muy lento, pues solamente aquellas partes en contacto íntimo con el suelo,
encontrarían la humedad necesaria para que los microorganismos encargados de su
transformación actúen en forma eficiente; además, una parte importante de los productos formados
durante los procesos bioquímicos se perderían en la atmósfera.
1.4.6 Contribución a la disminución de la maleza en los cultivos
Destruye la vegetación existente al comienzo de la preparación del suelo, promueve el brote y
germinación de la nueva vegetación durante dicho proceso, y demuele esa nueva vegetación,
consiguiéndose con esto que la vegetación extraña en el cultivo sea disminuida. Una de las
finalidades más importantes de la labor de preparación es precisamente la erradicación de la
vegetación extraña existente y reducir el grado de incidencia en los cultivos sembrados.
1.4.7 Creación de las condiciones para la posterior mecanización
Consiste en dar al terreno, la superficie adecuada para utilizar convenientemente las máquinas
para sembrar y poder realizar los cuidados del cultivo. Casi todos las parcelas necesitan labores de
escarificación, muchos requieren aporques y algunos necesitan el desaporque.
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1.4.8 Disminución de plagas
Las labores contribuyen a una cierta disminución de las plagas; muchos insectos colocan sus
huevos en el suelo y ahí evolucionan. Al exponer la superficie interior del terreno al aire, muchas
larvas quedan al alcance de los rayos del sol y de los pájaros. Otras veces cuando las larvas están
muy cercanas a la superficie, son colocadas a mayores profundidades, cuando el prisma del suelo
es invertido, dificulta su evolución final pues la capa del suelo será demasiado grande y mueren. Lo
mismo sucede con los huevos de muchos insectos.
1.4.9 Asimilación de los nutrientes del suelo para las plantas
Al mejorar las condiciones físicas del suelo, éstos aumentan en aeración, o sea, en oxígeno, y
mejoran las condiciones hídricas del mismo en la capa arable. Con esto se estimula el desarrollo
de los microorganismos del suelo; entre ellos, los encargados de las transformaciones de aquellas
sustancias del suelo que no son asimilables inmediatamente por las plantas, otras si lo son,
aumentando la productividad del terreno.
1.5 Clasificación de las labores [1.2]
Son cuatro los criterios principales para clasificar las labores de labranza de los terrenos. Estos
son: la profundidad, el tipo de equipo, el relieve del terreno y la forma de realizarlo. De acuerdo a la
profundidad son: superficiales, ordinarias, profundas, plana, surcos paralelos y planchas.
1.5.1 Labores superficiales
Son aquellas labores ejecutadas en el suelo, cuya profundidad oscila entre 5 y15 cm., con esto se
logra romper la costra superficial, favorecer la aeración del suelo y la percolación,así como
disminuir la evaporación, evitando que se produzca la erosión laminar en el suelo y destruir la
vegetación extraña.
1.5.2 Labores ordinarias
Son aquellas labores que se realizan a una profundidad de acuerdo con el suelo y el cultivo que se
va a sembrar, y por lo general no son superiores a una profundidad de 25 y 30 cm. Estas labores
ordinarias son: aradura, rastreo pesado y cultivo.
1.5.3 Labores profundas
Son aquellas que se realizan por debajo de la capa arable o por debajo de los 25 ó 30 cm. hasta la
profundidad de 40 ó 45 cm. y se realizan con arados especiales y subsolador. Las labores
profundas sirven para facilitar la penetración de las raíces en la capa vegetal, permiten que las
aguas en exceso de la lluvia se filtren más profundamente y permiten que el aire penetre en las
capas inertes del suelo. Otra clasificación es por el tipo de equipo empleado, estas son: aradura,
picado, mullido, rastreo, escarificación y alisamiento.
Aradura.- Tiene como función romper el suelo e invertir el prisma hasta la profundidad, que está en
función del suelo y del cultivo. La primera labor de aradura se hace a menos profundidad que las
demás araduras porque se necesitaría gastar mucha potencia para llegar de una sola pasada
hasta la profundidad deseada, lo que se conseguiría sólo con aperos y tractores muy grandes. La
segunda aradura se debe realizar en sentido perpendicular a la anterior y a más profundidad para
virar un prisma de capas de suelo más profunda y lograr la meteorización de las mismas. Tiene
además la finalidad de destruir la vegetación surgida por la germinación de semillas existentes en
el suelo y los rebrotes.
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Picado.- Se realiza con rastra picadora, sirve para emparejar y desmenuzar el suelo y así facilitar
las labores posteriores. También se utiliza para picar la vegetación grosera, matar la maleza y
contribuir al brote de nueva vegetación.
Rastreo.- Contribuye a la eliminación de la vegetación, aireamiento y percolación del agua en el
suelo. Esta labor se realiza con rastra y con el escarificador. La función de la rastra es contribuir al
desmenuzamiento del suelo hasta 10 ó 15 cm de profundidad, es necesario mencionar que no
debe apelarse a la rastra como único elemento desmenuzador pues incurrimos en un hecho
antieconómico y anticientífico. El rastreo mata la reventazón y promueve la siembra de la maleza.
Las cualidades de la rastra son que empareja el suelo, lo desmenuza hasta la profundidad de
penetración, destruye la reventazón, promueve nuevas reventazones que disminuyen el efecto de
la vegetación en el cultivo siguiente, incorpora el abono y los residuos vegetales y puede usarse en
terrenos con ciertos obstáculos como piedras y raíces. Alternativamente, sus desventajas son que
contribuye a la formación del piso de arado, contribuye a pulverizar el suelo y crea un suelo
solamente mullido en la superficie porque trae hacia la superficie las partículas finas y entierra las
groseras.
Escarificado.- Esta labor mulle el suelo hasta el piso de la aradura y puede realizarse en
sustitución de la rastra, con la ventaja de que no contribuye a la formación de un piso duro como lo
tiende a hacer la rastra. Sus atributos son que empareja el suelo, crea un mullido uniforme, extrae
los terrones y restos de vegetales pero no las partículas finas, elimina la reventazón, entierra las
semillas finas profundamente, no contribuye a la formación de otro piso de arado y no coadyuva a
la erosión eólica. Su desventaja es que necesita un suelo libre de obstáculos.
Alisado.- El alisamiento tiene como finalidad crear un relieve uniforme del suelo. Esta labor se
realiza con los equipos alisadores entre los cuales se encuentra la niveladora. Siempre que el
suelo lo necesite, se deben dar los suficientes pases de niveladora para que éste quede parejo. En
los suelos alisados el agua de riego correrá perfectamente entre los surcos sin acumularse en
ninguna parte.
Asperjado.- En el asperjado, las boquillas siempre quedarán a la misma altura por lo que el trabajo
será más uniforme y la recolección de ciertas cosechas será más fácil porque las cuchillas estarán
a la misma altura. El alisado no deberá hacerse en suelos húmedos porque la tierra tenderá a
adherirse al implemento, se apelmazará y se compactará el terreno.
Labriego.- El labriego realiza esta labor de acuerdo al relieve del suelo, la naturaleza del suelo, la
clase de cultivo y sus costumbres. En consecuencia, después de esta labor, la superficie del
terreno puede quedar plana, en surcos paralelos ó en planchas.
1.5.4 Labor plana
El terreno es removido a una profundidad uniforme, la evaporación es menor que en las otras
formas de labor, porque las aguas de las lluvias penetran mejor sobre la superficie y presenta
menos área a la acción del sol. La repartición e incorporación de los abonos y semillas resulta más
cómoda y uniforme, por lo que las plantas se encuentran con condiciones de humedad y nutrición
más uniforme y las hierbas se extirpan sin dificultad. También tiene la ventaja de poder realizar una
segunda labor transversalmente a su dirección y es la que mejor se presta a la mecanización.
1.5.5 Labor en surcos paralelos
Se divide el terreno en fajas paralelas, estrechas y convexas, separadas por surcos profundos que
hacen el papel de zanjas de saneamiento. En esta clase de cultivo se adosan unas contra otras; 2,
4 ó 6 bandas de tierra, según el camellón se haga con una, dos o tres vueltas de arado. La labor
asurcada se impone en tierras compactas, facilitando la salida del agua en exceso y también en
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suelos pobres, pues a través de ella se acumula tierra alrededor de la planta, lográndose así que
aumente el espesor de ese suelo cerca de la planta. Esta labor presenta serios inconvenientes
porque ofrece a la planta un suelo de espesor y frescura desigual que obstaculiza la repartición
uniforme de la luz, de agua de lluvia y abono. Todo ello ocasiona una discrepancia muy grande en
la vegetación y en la maduración de las plantas. Además, en la preparación de la tierra para los
cultivos subsiguientes, si se quieren destruir los camellones para arar de nuevo, exige el esfuerzo
de repetidas labores.
1.5.6 Labor en planchas
Esta clase de labor es necesaria en los terrenos poco permeables ó de subsuelo impermeable.
Para este efecto, se divide el terreno en planchas ó en paralelogramos regulares separados unos
de otros por surcos profundos que sirven de zanjas de saneamiento. Cada plancha recibe un
aplanamiento y queda limitada por dichos surcos. Con la labor alomada también se consigue
aumentar el espesor de los suelos poco profundos. A esta labranza se le atribuye el inconveniente
de que cuando se trata de planchas muy estrechas, no permite el uso de instrumentos y aperos
perfeccionados para realizar las labores complementarias que requieren las atenciones del cultivo.
Esta labor tiene como finalidad facilitar el drenaje de los campos.
Otra clasificación es de acuerdo a la forma de realizarse
Adosamiento.- Esta labor comienza por el centro de la amelga o campo. El prisma de tierra
levantado en el primer viaje quedará invertido sobre una franja de tierra cruda de igual ancho que
el prisma levantado. En el segundo viaje este será echado sobre otra faja cruda anterior y del
mismo ancho.
Al lomo formado por los prismas levantados en los dos primeros viajes se les llama "contrasurco" y
descansa sobre una faja de tierra cruda de doble ancho de la labor en donde se está trabajando. El
cruce del terreno es indispensable, a fin de mullir el contrasurco, y de no hacerlo, las plantas que
se desarrollan sobre este surco serán más pequeñas y de menor rendimiento que las nacidas en el
resto del campo porque queda una franja sin preparar adecuadamenteen ese lugar. En el tercer
viaje, el prisma de tierra será invertido dentro del surco hecho; en el cuarto, el prisma estará dentro
del surco correspondiente al segundo viaje, y así sucesivamente, quedando un surco muerto en
ambos extremos de la franja arada. En el adosado, las vueltas aumentan la longitud según avanza
la labor; en los dos ó en los cuatro primeros viajes será necesario verificar las vueltas en forma de
lazo con el fin de facilitar el movimiento del arado y del tractor.
Hendidura.- En este tipo de labor se comienza a trabajar por los bordes longitudinales del campo.
Se iniciará el trabajo por la derecha del campo (arado de vertederas hacia la derecha), el prisma
quedará volteado sobre la guardarraya ó campo sin arar, al llegar al extremo del campo se levanta
el arado y se lleva sobre la guardarraya hasta el otro extremo longitudinal del campo para realizar
otro surco. En este segundo viaje, el prisma quedará invertido sobre la otra guardarraya; en el
tercer viaje el prisma será volteado dentro del surco hecho por el arado en el primer viaje; en el
cuarto, el prisma caerá dentro del surco realizado por el arado en el segundo viaje, de manera que
los surcos pares quedarán en una mitad de la franja arada y los impares en otra. Al terminar el
campo en el eje ó línea media del mismo, queda un surco o zanja de doble ancho que el corte del
arado y se le llama "surco muerto”.
1.6 Teorías sobre la preparación del suelo. [1.1]
La forma de preparar el terreno está determinada por una mezcla de técnicas con fundamentos
científicos, empíricos y creencias. Sin embargo, hay estudiosos que han formulado teorías desde
que la agricultura comenzó a practicarse con rigor técnico y son las siguientes:
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1.6.1 Romana
Surge en el siglo XVIII y fue sustentada por el inglés Tull, que la formuló al vivir las experiencias en
sus continuos viajes por el sur de Europa, donde él vio como las plantas cultivadas entre líneas se
desarrollaban más vigorosas. De esas observaciones salió la teoría, de que las plantas se
alimentaban de pequeñas partículas de tierra, que tomaban a través de sus raíces, por lo que en la
medida que el suelo estuviese más finamente dividido, mejor era el desarrollo de las plantas. Esta
pulverización debía ser en toda la capa arable y se lograba con el sobrelaboreo del suelo.
1.6.2 Teoría Clásica Latina
Posteriormente, en el siglo XIX, cuando es descubierta por Von Liebig la nutrición mineral de las
plantas, surge una segunda teoría, la Clásica Latina. Esta plantea que sólo es necesario mullir la
capa superficial del suelo para lograr un buen desarrollo de las plantas, por lo que no es necesaria
su pulverización, y es desechada la teoría romana. En la aplicación de esta segunda teoría no se
plantea el sobrelaboreo, sin embargo se presentan en general inconvenientes, bien por el uso
abusivo de ciertos aperos o a veces por realizar labores innecesarias en el proceso de preparación
del suelo, el cual queda más pulverizado de lo necesario, pero esta teoría es superior a la anterior,
y es la que más se usa en los procesos de preparación del suelo.
1.6.3 Teoría de la sistematización del suelo
Con la evolución de las ciencias, sobre todo la del suelo y agroquímica, se ha podido comprobar,
por un lado, que la estructura granular del suelo en su expresión de un buen estado migajoso, es la
forma en la cual los suelos tienen un mayor potencial productivo y además el uso de la reja afecta
esta estructura granular y esto en grado significativo, cuando se emplea la reja en exceso, por lo
arriba expuesto ha habido preocupación constante, por un lado en que los suelos al ser preparados
queden mullidos, pero no pulverizados. De ahí que ha habido inclinación al uso del escarificador
como elemento mullidor que, como es bien sabido, además de tender a pulverizar menos que la
rastra, también las partículas finas del suelo no quedan expuestas en la superficie del mismo a la
acción del aire y de la fuerza erosiva del agua. De todas estas preocupaciones, surgió como
exponente principal la teoría de la sistematización del suelo que presenta como aspecto
fundamental el como queda preparado, los aspectos hídricos y mecánicos quedan óptimamente
extendidos, por la ubicación de las partículas finas, con la mejor penetración del agua a través de
la capa arada del suelo y con el mejor drenaje del exceso de agua en esta capa.
1.6.4 Teoría del laboreo mínimo
Por razones económicas y por tener fundamentos científicos, la teoría de darle al suelo el laboreo
mínimo ha ido ganando adeptos y se va ampliando su uso. Esta teoría dice que el uso excesivo del
arado daña el potencial productivo del suelo porque lo pulveriza, lleva a la superficie capas
estériles para las plantas, reseca el terreno debido a la multitud de grietas y facilita la erosión por
arrastre de partículas por el viento y el agua. En cambio, el laboreo mínimo se basa en la idea de
sólo realizar las operaciones estrictamente necesarias para fracturar el terreno para que penetre el
aire y agua necesarios para la planta.
1.7 Estudios de tecnología de labranza para pequeños finqueros. [1.1]
Generalmente, todas las investigaciones hechas en los países desarrollados están destinadas para
los propietarios de grandes extensiones de terreno, que practican la agricultura comercial. Esto es,
debido a que ellos tienen influencia determinante en las directrices de los gobiernos y se considera
también por parte de los gobernantes, que sólo se debe apoyar la agricultura rentable. Otro factor
importante es que la mayoría de las investigaciones sobre tecnología agrícola se realiza en países
desarrollados, en donde se acostumbra a practicar la producción vegetal en grandes extensiones
de terrenos con un solo cultivo; y con el empleo de maquinaria, fertilizantes y herbicidas en forma
indiscriminada, sin importar los costos, puesto que sus respectivos gobiernos los subsidian con el
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suministro de insumos baratos que han sido hechos a partir de materias primas importadas a un
bajo precio de países subdesarrollados y sometidos por las deudas que tienen hacia las naciones
poderosas. Pero es indudable que se debe investigar acerca de la tecnología para los pequeños
productores del campo, puesto que ellos dependen solamente de sus pequeñas parcelas para
sobrevivir.
Este campesino depende fundamentalmente de la fuerza humana y de la tracción animal como
fuente de potencia para cultivar la tierra, porque la maquinaria no es adecuada para sus pequeñas
extensiones de terreno ó es demasiado cara para él. El uso de los tractores es antieconómico para
tales pequeños propietarios y concluyen que, en el futuro, su principal interés sería el desarrollo de
herramientas eficientes energéticamente y aperos para una mecanización selectiva de las
operaciones de labranza con animales de acuerdo a las necesidades y situación de las fincas de
los campesinos pobres. La intensidad también debe ser para que esos equipos sean fabricados
por artesanos rurales y a los menores costos, reparaciones, mantenimiento y ajustes de tal manera
que ellos puedan pagarlos y hacerlos fácilmente.
Con respecto al problema de los cultivos en laderas que tanto se practican en Oaxaca, los
pequeños productores de ladera, en países en vías de desarrollo, están provocando la erosión del
suelo y la degradación ambiental, cuando se sienten obligados por presiones demográficas,
políticas y económicas a expandir sus parcelas o intensificar su producción en un ambiente
inadecuado para la labranza anual.
1) La creciente presión demográfica sobre las labores significará un aumento de la degradación
del suelo y una reducción contínua en la productividad de la tierra si no se adoptan prácticas
de labranza de conservación.
2) El empleo de
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