Evaluación comparativa del efecto de tracción de dos llantas agrícolas

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EVALUACION COMPARATIVA DEL EFECTO DE TRACCION 
DE DOS LLANTAS AGRICOLAS* 
Hernando Camacho G. 
Bernardo Castillo H. 
Alvaro Flórez B." 
RESUMEN 
Se llevó a cabo la evaluación de dos ilantas agrico-
las (A) y (B) de producción nacional, Código R-2, 
18,4/15-30, que presentaban diferencias en el diseno 
del labrado y en e1 nllmero de venas, con el objeto de 
establecer sus caracterlsticas de tracción. 
Bajo igualdad de condiciones, los resultados seña-
lan que la lianta (B) desarrolió una fuerza de tiro ma-
yor a la alcanzada por la ilanta (A) y una mayor efi-
ciencia en ci consumo de combustible, en los tres ti-
P05 de suelos seleccionados. 
Las diferencias nurnéricas encontradas entre los in-
dices de tracción determinados para las dos Ilantas, 
deben ser explicadas en función de la interacción de las 
caracterIsticas de las venas tales como altura, espacia-
miento y ánguio. 
INTRODUCCION 
La ilanta es ci elemento de tracción más comin 
que convierte el movirniento de rotación proveniente 
de un motor, en movimiento lineal litil, 
La evaluaciOn de una Ilanta en ci campo se hace 
comparando su comportamiento frente a otra bajo 
condiciones de operaciOn simiiares. Para eHo se se-
leccionan algunos indices de comportanilento y se 
miden las variables flsicas asociadas con tales Indi-
ces. Los indices seleccionados en la presente evalua-
ción fueron: Reiación Dinámica o Coeficiente de 
Tracción, Deslizamiento y Consumo Especifico de 
Combustible, referido a la potencia en la barra de ti- 
ro. La terminoiogia aqul utilizada está definida en 
las normas ASAE S196.2 y ASAR S209.4 (SAE 
J708c). 
3: REVISION DE LITERATURA 
Numerosas investigaciones han sido ilevadas a Ca-
bo en otros palses, con ci objeto de evaluar Ia eficien-
cia de las ilantas y ci efecto de sus caracterlsticas fIsi-
cas en diferentes condiciones de operación. 
Reed y Shields citados por Gill (3), evaivaron ci 
efecto de la altura de vena sobre los indices eficiencia 
de tracción y fuerza de tiro. 
Vasey y Naylor seglin (3), evaluaron ci efecto de 6 
formas diferentes de labrado frente a los indices desli-
zamiento y fuerza de tiro. 
Taylor (4) estudiO el efecto del ángulo de vena 
frente al comportamiento de tracciOn; él mismo (5) 
evaluó ci espaciamiento entre venas y su efecto sobre 
los indices de eficiencia de tracción. 
Gee-Clough (2) midió el efecto de la altura de la 
vena sobre los indices de comportamiento de trac-
ción. 
4. MATERIALES Y METODOS 
4.1. MATERIALES Y EQUIPOS DE MEDIDA: 
Tractor Agrlcola de 47,1 kW (64 C.V.) en ci vo-
lantc. Arado de Tiro: 3 discos, 66,05 cm (26") de 
diámetro, ancho de corte 1,05 in, peso 9,32 kN 
Contnbución del Programa de Maquinaria AgrIcola, Instituto Colombiano Agropecuarlo ICA, 
Respectivamente: Ingeniero M3cánico, Director Nacional Programa de Maquinaria Agricola, Ingenieros Agricolas del mismo 
Programa. ICA, Tibaitatá, Apartado Aéreo 151123 Eldorado Bogot. 
Revista I.C.A. Bogota (Colombia). Vol. XVIII. No.4 pp. 363-373 Diciembre 1983. CkISSN-0018.8794. 
363 
(950 kgf). Rasti110 Excéntrico Transportable: 20 
discos, 60.96 cm (24") de diámetro, ancho de cortc 
2,25 my un peso de 10,78 kN (1100 Kgf. 
Rastrillo Excéntrico Transportable: 20 discos, 
60,96 cm (24") de diámetro, ancho de corte 2,25 m 
y Un peso de 9,58 kN (977 kgf). 
Dinamómetro llidrdulico con manómetro de lectu-
ra (0-6000 psi) (Figura 1). para riiedir Ia fuerza en La 
barra de tiro. 
Aforador de combustible para deterininar ci consu-
'o de ACPM en una operaciOn dada (i:igura 2). 
La figura 3 presenta ci diagrarna tipico dcl iahrado 
de una lianta agricola ci cual sirve para Ia intcrpreta-
ción de las caracteristicas quc se detallan en ia tahla 
1. La fIgura 4 muestra una fotografIa de las liantas 
evaivadas. 
4.2. METODOLO(JIA 
En Ia evaivación de las Ilantas ci tractor presenta-
ha un peso esttico en ci ejc trascro (PET) de 20,79 
kN (2120 Kgf) v 21,13 kN (2155 Kgf) para las han-
tas (A) y (B) respectivamente. 
- k ' 
t'. 	. 	 , 	- , 	•:. 
	
'•_j' 	.-/ 	,. ,. 	.', 
f 1 	- 	\' ': • 	TI.s!" 	"b 
FIGURA 1. Dinamómetro hi. 
dráulico para Ia 
medicin de Ia 
fuerza en Ia barra 
de tiro. 
 
FIGURA 2. Aforador de corn- 
bust ible. 
364 
ANCHO NOMINAL 
AMOULO DE 
VENA 	I 
HOLUA AL ESPACIAMIENTO 
ENTRE VENAS FINAL DELA 
VEHA. ANCHO PER 	DICULAR 
ALTURA 
VENA 
/ 
/ 
PAS 	DE SECCION 	A-A 
A 	
VE 	S 
ESPACIA 	IEHTO 
ENTRE VENAS 
CIRCUNTENCRL \x' 
FIGURA 3. Diagrama tipico de labrado de una Ilanta agrIcola. 
. 	. . 	 .. 	...,... p 
• . 
,V. .. 
' - 
4 	 . 
! 	 . 	 ••4{• 	.• . 	• 	 . 	- 
..-. 
;:. 
FIGURA 4. Llantas evaluaclas. 
365 
TAB LA 1. CaracterIsticaS de las Ilantas evaluadas. 
Caracteristicas 	 Llanta A 	 Lianta B 
Codigo R - 2 fl-2 
TamaBo 18,4/15-30 18,4/15-30 
Capacidad de lonas 6 6 
Presión de inflado (1) 110 kPa (16 psi) 110 kPa (16 psi) 
Lastre adicionado (agua) (2) 255 	1 	(67,4 gI) 250 	1 	(66,1 gI( 
Caracter(sticas de labrado y vena 
Altura de Ia vena 79,8 mm 72,6 mm 
- Paso de vena 320,0 mm 335,0 mm 
- Nümero de venas (barras) 32 30 
- Espaciamiento perpendicular 
entre venas 220,0 mm 205,0 mm 
- 	Espaciamiento circunferencial 
entre venas 240,0 mm 270,0 mm 
- 	Angulo de vena 550 40 0 
- Ancho de vena 29,4 mm 29,4 mm 
- 	Longitud de vena 300,0 mm 260,0 mm 
- 	Holgura al final de Is vena 89,3 mm 146,0 mm 
Después de lastrada 
Por Ilanta 
En el transcurso de las pruehas se determinaron 
simultánearnente los siguientes parámetros: Consumo 
horario de combustible, fuerza de Ia barra de tiro y 
porcentaje de deslizaniiento (Figura 5). Este /iltimo 
se obtuvo de las velocidades de operación con carga 
y sin carga a partir de Ia medición de los tiempos em-
pleados en recorrer los trayectos demarcados en los 
lotes seleccionados. 
FIGURA 5. Medición simultãnea de los indices del comportamiento de tracción. 
-- - 
:. 	' 	' ' 
.11w, 
'' . 1l . 	.1 , 	, 	,- . 
,._ 
T.. 	, "•' 	., ,. 
366 
LOTE No 2 
Llanta A 
20 
18 
60 I- 
14 z 
12 	- 
10 
8 	N 
6 	-J 
U) 
4 	t,J 
0 2 
El rango de variación de Ia fuerza de tiro requerida 7. C 
para conseguir valores de deslizamiento entre 0 y 6,0 
30%, fue de 0 - 1500 Kgf. 5,0 
. 	4,0 
4.3. CONDICIONES DE CAMPO 3,0 
2,0 
Las pruebas de evaluación de las Ilantas agricolas 0 
se realizaron en el CN.J. Tibaitatá, Mosquera (Cun- 00 
dinaniarca) con una temperatura promedio de 12,9°C 
y una presión barométrica de 75,2 kPa (0,74 atmósfe- 
ras) y en el CR1. Nataima, Espinai (Tolima), con una 
temperatura promedio de 2 7,6°C y una presión baro- 
mtrica de 96,63 kPa (0,95 atmósferas), 
El estado de los lotes seleccjonados era: 
Lote No. 1 (Nataima) Malezas y soca del cultivo 
del 	semestre 	anterior, textura franco-arenosa, pen- 
diente nienor del 3%, humedad de 14% Hss (00-15 
cm) y 15%Hss (15-30 cm). 
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1.000 
FUERZA DE TIRO ( l(gf) 
7,0 
Lote No. 2 (Nataima): Malezas y soca del cultivo ! 6,0 
del seniestre anterior, textura franco-arcjllo-arenosa, . 5.0 
pendiente nienor del 3% , humedad del 13% Hss - 4,0 
(00-15 crn)y 17%llss (15-30 cm). 	 30 
w 2,0 
Lote No. 3 (Tibaitatá): Procedente de pradera, 
principalmente kikuyo (Pennisetwn clandestinum) 	0,0 
con más de 5 años en descanso, textura franco-arcillo-
sa, pendiente menor del 3%, humedad de 26% Hss 
(00-10 cm) y 29%Hss (10-20 cm). 
0 
5. RESULTADOS 
Las mediciones de campo efectuadas en cada uno 
de los lotes seleccionados para la evaluacjón de las 
Ilantas se muestran en Ia figura 6. En ella se han 
graficado los valores de deslizamiento (%) y consuino 
horario de combustible (litros/hora) contra fuerza de 
tiro (kilograrnos fuerza). 
A partir de los datos experimentales se calcularon 
los Indices de comportamiento senalados en Ia in-
troducción. En las fIguras 7, 8 y 9 se grafican las 
funciones relaciOn dindmica - deslizamiento; consumo 
especIfico de combustible - deslizamiento y consumo 
especifico de combustible - fuerza de tiro, respectiva-
me nte. 
El análisis estadIstico realizado mostró queen los 
tres casos las variables estaban altamente correlaciona-
das tal como lo presenta Ia tabla 2. 
Aunque estadlsticamente no se encontraron dife-
rencias signifIcativas entre los Indices estudiados para 
las dos Ilantas, es importante resaltar que de acuerdo 
con los gráficos 7, 8 y 9 y Ia tabla 3, que contiene las 
diferencias porcentuales de dichos indices, reiterada-
mente los valores de relaciOn dinámica y eficiencia en 
el consumo de combustible favorecen a Ia llanta (B) 
para Ia mayorla de los valores de deslizamiento y 
fuerza de tiro, en los diferentes tipos de suelos. 
0 ICC 200 300 400 500 600 700 800 900 LODO 
FUERZA DE TIRO ( K9?) 
7,0 
o 	6,0 
- 	5,0 26 
4,0 LOTE 	H 0 3 
LIont 	A 	 / 24 
3,0 22 
-J 	2,0 
- 
LI 
0 f/\v,,/ 20 
1,0 0 IS 
0.0 z 6 	w 
go 14 	- 
I 2 
0 —.. 
0 / 
N 0 
0 8 	' 
1 U) 
6 	Id 
0 
U) 
z 4 
0 
U 
500 	600 700 	800 	900 	I.OaD 	L100 	1200 	1.300 	1400 	1500 
FUERZA DE TIRO 	( Kf) 
FIGURA 6. Resultados de las pruebas del comportamiento 
de tracción de las Ilantas. 
367 
LOTE N 0 I 
Lianta A 	- RD z 0,02008. 002I67 
LInta B - RD 2 0,02754 00,91278 
0,5 
U 
0 	2 	4 	6 	8 	10 	12 	14 	16 	18 	20 
% OESLIZAUIEI9TO 
LOTE No 2 
Lionto A - R 0 = 0,03080 00,89766 
Llantø B - RD = 0,04859 0 
0.79125 
0,5 
C) 
0,4 
4 
2 
0,3 
2 
0,2 
C) 
LU 
 4 
0,I 
 
0 	2 	4 	6 	8 	10 	12 	14 	16 	18 	20 
% DESLIZAMIEPITO 
0,6 
0,5 
U 
2 
0,4 
2 
0 
0,3 
2 
0 
0.2 
0,1 
0 2 4 6 8 IC 12 14 16 IS 20 22 24 26 
% DESLIZAMIENTO 
FIGURA 7. Relacibn comparativa entre el deslizamionto y Ia relaciôn dinámica. 
368 
LOTE N, I 
L Iantø A - E C = 0,24502. o0.72566 
L lonta S 	- EC = 0,28220. 0 
071301 
o 2,2 
2,0 
- 1,8 
1,6 
1,4 
1,2 
1,0 
0,8 
0,6 
0,4 
" 0,2 
0 	2 	4 	6 	6 	10 	12 	14 	16 	18 	20 
D:% DESLIZAMIENTO 
2,6 
2,4 
2,2 
0 
2,0 
- 	1,8 
" 	1,6 
£ 14 
1,2 
1,0 
-. 0,8 
0,4 
i,i 	0,2 
LOrE P1,2 
- LIanta A - E C r 0,31963, 0,6 525 
LI a rita 0 - E C 	0,49409 . 0 0573 
51 
 
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 
0:% QESLIZAMIENTO 
L OrE N, S 
-LI a rite A - E C r 1,29036 • 0,19187 
2,6 	
LIanta 0_ECrI,I8163.0
0 
'23138 
0,8 
0,6 
0,4 
° 0,2 
nj 
0 	2 	4 	6 	8 	W 	12 	4 	16 	I 8 	20 	22 	24 26 
0: % DESLIZAMIENTO 
FIGLIRA 8. Relación comparativa entre el deslizamionto y el inverso del consu-
mc especifico do combustible. 
369 
24829 
1 39158 
0 200 400 600 800 IOOD LZU) L400 1600 
LOTE No I 
Lianto A - EC = 0,01568 .10,7860 
LIonto 8 - EC z 0,01271 .10,76136 
a 
2,2 
2,0 
1,8 
1,6 
1,4 
1,2 
1,0 
0,8 
0,6 
0,4 
0,2 
	
0 100 200 300 400 500 600 700 800 
	
1.000 
T. FUERZA DE TIRO 	Kgl 
LOTE N 0 2 
- Lianto A - EC oO,01379 .10,74611 
- ----Lianta B - EC oO,02173 .10,67973 
2,2 
1,8 
1,6 
1,4 
1,2 
1,0 
0,8 
0,6 
0,4 
0,2 
0 HID 200 300 400 500 600 700 800 900 1.000 
1. F U E R Z A DE TI RO ( Kçt) 
2,6 
24 
2,2 
	
- 	2,0 
1.8 '-S 
	
- 	1,6 
1,4 
	
- 	1,2 
	
: 	1,0 
0,8 
0. 
	
a 	0,6 
0,4 
C, 
UI - 0,2 
T. FUERZA DE T lAO ( Kgf) 
FIGURA 9. Relación comparative entre la tuerza de tiro 
el inverso del consumo especifico de combustible. 
370 
TABLA 2. Valores de los coeficientes de correlaciOn entre los grupos de.variables. 
Variables Lianta 	- Lotes 	1 2 3 
RD - D A 0,97 0,98 0,90 
B 0,99 0,94 0,98 
EC - D A 0,92 0,96 0,56 
B 0,98 0,96 0,77 
EC-T A 0,98 0,99 0.69 
B 0,99 0,99 0,81 
RD = Relacjón dinãmuca 0 = Desljzamjento o patinamento 
EC 	= Efjcjencia en el consumo de T = Fuerza de tiro 
combustible 
= Obtenidos a partir de 11 observaciones 
TAB LA 3. Diferencia en el comportamiento de tracciÔn de las Ilantas evaluadas. 
LOTE No. 1 
Deslizamiento Relaciôn Dinámjca Fuerza do Tiro (Kgf) HPBT. h/i 
A B A B A B 
5% 0,104 0,119 225 263 0,788 0,889 
(+ 14,4%) )+ 16,9%) (+ 12,8%) 
8 170 0168 0.182 369 407 1,108 1,243 
(+ 8,3 %) (+ 10,3%) (1- 12,2%) 
10% 0,211 0224 467 505 1,303 1,457 
(+6,2%) (+8,1%) )+1i,8/o) 
15% 0,319 0,324 722 747 1,749 1,946 
(+1,6%) (+3,5%) (+11,3%) 
18% 0,385 0,382 884 891 1,997 2,216 
(-0.8%) (+0,8) (+11,0%) 
LOTE No. 2 
5% 0.131 0173 285 386 0,948 1,244 
(+32,1%) (+35,4%) (+31,2%) 
8% 0,199 0,251 439 569 1,302 1,628 
(+26,1%) (+ 29,6%) (+ 25,0%) 
10% 0,243 0,299 541 685 1,513 1,851,. 
ft 23.0 % (+26,6 %) (+ 22,3%) 
1570 0.350 0,412 798 968 1,990 2,335 
(+17,7%) (+21,3%) (+17,3%) 
18% 0,412 0,476 952 1134 2,250 2,592 
(+15,5%) (+191%) (+15,2%) 
LOTE No. 3 
5% 0.156 0,228 341 515 1,757 1,715 
(+46.27o) (+51,0%) (-2,4%) 
10% 0,270 0,336 605 776 2,007 2,013 
(+24,4%) (+28,3%) (+0,3%) 
15% 0,373 0,422 855 993 2,170 2,211 
(+13,1%) (+16.1%) (+1,9%) 
20% 0,468 0,495 1095 1184 2,293 2,363 
(+5.8%) (+8,1%) (+ 3,1 %) 
25% 0,558 0,561 1332 1362 2393 2,489 
(-I- 0,5%) (+ 2,3%) (+ 4,0%) 
Los nümeros entre paréntesis indican la diferencia porcentual en el comportamiento de tracción de Ia Ilanta B con respecto a la 
Ilanta A. 
371 
Si se seleccionan valores de deslizamiento dcntio 
del rango 5 - 15%, establecido conio adecuado para Ia-
bores agri'colas se puede confirniar la tendencia ex-
puesta anteriormente. Escogiendo. a tItuio de ejem-
lo, un valor de deslizamiento del 15%, se encuentra 
que la Ilanta (B) puede desarrollar una fuerza de tiro 
superior a Ia alcanzada con la Ilanta (A), en 21 ,3%, 
16,1% y 3,5% en suclos franco-arcillo-arenosos, fran-
co-arcillosos y franco arenosos respectivamente. 
En análisis similar se plantea respecto a la eficacia 
en el consumo de combustible para el misino valor de 
deslizamiento del 15%. 
La Ilanta (B) en suelos franco-arcilloso-arenosos es 
17,3% más eficiente que la Ilanta (A) en el consumo 
de combustible: es decir, para una potencia dada en 
la barra de tiro un tractor con Ilantas tipo (B) consu-
mirIa menos combustible que si utilizara Ilantas tipo 
(A). Para los otros suelos estudiados la Ilanta (B) es 
igualmente más eficiente. 
6. DISCUSION 
Dado que las condiciones de evaluación fueron 
sirnilares para las dos Ilantas, on todos los lutes selec-
cionados, las diferencias porcentuales encontradas 
deben ser explicadas con base on las caracterIsticas 
fIsicas de los dos tipos de Ilantas, tabla I. En dsta 
se muestran las diferencias on el discño de las venas, 
particularroente en cuanto altura, espaciamiento y 
ángulo de ellas. 
Estas caracteristicas han sido aiupliamente anali-
zadas por diferentes investigadores en virtud de su 
efecto sobre el coniportamiento de tracción. 
Se ha estabiecido, por ejemplo, que entre menor 
sea la altura de la vena, mayor será la eficiencia de 
potencia (3). Un comportamiento similar de la altura 
de la vena frente al coeficiente de tracción ha sido 
igualmente reportado (2). 
En efecto, una rnenor altura de vena causaria me-
nor disturbación del suelo y ahorrarIa el esfuerzo ex-
tra requerido para forzar a una vena rnäs aita a entrar 
y salir del suelo teniendo como resultado una inenor 
pérdida de energIa y un aumento en la eficiencia. 
El nfimero de venas on la Ilanta, paránietro utiiza-
do para medir el efecto del espaciamiento entre venas, 
ha sido igualmente reportado(3), (5) por su incidencia 
sobre la eficiencia de potencia. Esta aumenta a medi-
da que el espaciamiento entre venas aumenta, es decir 
un menor námero de venas contribuye a aumentar 
la eficiencia de potencia. Este tipo de comportainien-
to se evidenció en el presente trabajo, posiblemer.te 
la razón es la misma postulada en ci caso de la altura 
de vena, puesto que con menos venas se disturba el 
suelo en me nor grado. 
Finaimente, el efecto del a'ngulo de la vena sobre 
ci comportamiento de tracciOn parece ser menos sig-
nificativo, y en algunos casos inconsistente. Tal situa-
don ha sido reportada por Taylor (4) quien encon-
tró que venas con ángulos de 70 grados presentarorl 
mejores caracterIsticas de comportamiento a La trac-
ción que venas con ängulos de 50 grados, sinembar-
go, on este niismo estudio para la mayoria de los ca-
sos, Ilantas con venas de 40 grados fueron mejores 
quo las de SO grados. 
7. CONCLUSIONESPara valorcs de deslizamiento entre 5-1517oIa Ilanta 
(B) permitiO La obtenciOn de rnayores fuerzas de tiro 
que la Ilanta (A) en La mayor(a de los casos analiza-
dos. 
La Ilanta (B) tanibiën fuc porcentualmente mis 
eficiente con relaciOn al consumo de combustible que 
la Ilanta (A), on los diferentes tipos de suelos trabaja-
dos. 
Las diferencias numéricas encontradas entre los i'n-
dices determinados para las dos llamas deben ser Cx. 
plicados en funciOn de la interacciOn de las caracte-
rIsticas de las venas talescomoaltura,espaciamieiito y 
angulo. 
8 , 
 RECOMENDACIONES 
-- Para fines prcticos conviene tener on cuenta que 
no siempre es posible conseguir mejores caracterIs-
ticas de tracción utilizando Ilantas con venas nuis 
altas o con mayor nOmero de dstas, tal como se 
puede establecer de los resultados obtenidos en el 
presente trabajo. 
Se debe continuar este tipo de evaluaciones con 
las llamas agrIcolas disponibles en el mercado na-
cional, a fin de suniinistrarle aI agricultor informa-
ciOn detallada del comportamiento de cada una de 
las Ilantas bajo condiciones especificas de trabajo. 
9. SUMMARY 
Comparative evaluation of the traction efect of two 
Agricultural Neumatic wheels 
Two kinds of rubber tires (A) and (B) Code: R-2, 
18.4/15.30 with different treat design and number 
of iugs were evaluated with the objetive of determi-
fling their tractive performances. 
Under similar conditions, results showed that tire 
(B) developed higgher tractive force and efficiency in 
fuel consumption than tire (A) in the soils evaluated. 
The numerical differences in the performance of 
the tires should be understood by the interaction of 
lug characteristics such as lug height, lug spacing and 
lug angle. 
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10. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 
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