Propuesta de tecnología para la purificación de fluido hidráulico usado por tractores agrícolas (página 2)
Enviado por Jorge A. Zamudio Berm�dez
La evolución del mundo ha venido a la par con la evolución de las actividades agrícolas, esta es fundamental para el desarrollo de cualquier país, ya que genera la fuente alimenticia para poder vivir. Han existido eventos e inventos históricos los cuales el ser humano lo ha aprovechado para su evolución, entre los cuales podemos mencionar, la invención de la rueda, el descubrimiento del fuego, y unos más recientes como la invención de la máquina a vapor y el descubrimiento del oro negro (petróleo). La productividad de las actividades agrícolas y su evolución se han venido clasificadas a lo largo de los años según las fuentes de energía presentes en ese momento, y cada momento ha tenido su límite, a todas estas han existido tres etapas claves en el mundo, la primera fue cuando se utilizo la fuerza humana (el motor era el hombre), la segunda cuando se utilizó y todavía se usa la fuerza animal (tracción animal) y la tercera cuando aparecieron las máquinas.
En la actualidad la cantidad de seres humanos que habitamos el planeta tierra es muy alta comparándolo con los siglos pasados, específicamente en sectores urbanos, en consecuencia ha aumentado la cantidad de industrias en todos los ámbitos, de esta manera el hombre cada día procesa mas materia para satisfacer la demanda humana, generando así una gran cantidad de residuos. Los avances tecnológicos generan nuevas necesidades y esto conlleva al mayor consumo, lo cual origina que el hombre sea el principal responsable de que en los últimos años se haya incrementado de manera notable los residuos. La aparición de nuevos productos, las necesidades generadas por la publicidad y la moda, la menor duración de las manufacturas por su menor calidad, el elevado costo de reparación de las mismas en relación a su costo nuevo y el abundante empaque descartable de los productos, son unos de las principales causas del consumo.
La mecanización es la característica más destacada de la agricultura en nuestros días, ha aliviado el agotador trabajo del agricultor y además ha multiplicado la eficiencia y productividad de las explotaciones agrícolas. Dependemos de la agricultura no solo para alimentarnos, sino para obtener ingresos y también materias primas para la industria, por ser una de las actividades más importantes en el mundo están directamente relacionados con la ingeniería, tecnología y las ciencias biológicas y físicas. Las actividades agrícolas vegetal están mecanizadas, es decir, se cuenta con un conjunto de maquinarias para el laboreo del suelo, las maquinarias agrícolas son máquinas complejas compuestas de varias máquinas simples, generalmente está conformada por muchas piezas y mecanismos para ser utilizados en labores agrícolas, ejemplos: tractores, arados de disco, trilladoras, cosechadoras, palas niveladoras, etc.
El tractor es una máquina agrícola que según el profesor Dr. Eladio Aranda Heredia, gran impulsor de la mecanización de la agricultura española decía que, en el campo " el tractor es el rey de la maquinaria" . La potencia de los tractores modernos ha permitido obtener una mayor productividad con una reducción significativa de personal, lleva sus implementos acoplados a enganches Integrales, semi-integrales o de tiro y aplica la potencia por medio de la tracción de llantas y a través de la toma de fuerza, adicionalmente cuenta con un sistema hidrostático para el control de operaciones de herramientas acopladas al enganche integral o semi-integral y con frecuencia para el accionamiento de la dirección, de los frenos, la transmisión y algunos servicios auxiliares accionados por cilindros hidráulicos remotos.
En la actualidad existen miles de máquinas que para ser operadas necesitan fluidos en movimientos y a alta presión, en estos casos tenemos el tractor, debidos a esto la hidráulica se divide en dos ciencias: La hidrodinámica, que se encarga del estudio de los fluidos en movimiento y la hidrostática, que se encarga del estudio de los líquidos sometidos a presión. En los sistemas hidrostáticos la fuerza es transmitida al empujar un líquido confinado, el cual debe fluir para crear movimiento, pero el movimiento es incidental a la fuerza producida. La transferencia de energía se produce por la cantidad de líquido que está sujeto a la presión.
El sistema hidrostático del tractor agrícola es un elemento fundamental de la máquina para la ejecución eficiente del trabajo agrícola, su funcionamiento correcto depende de la selección de un fluido hidráulico que garantice: Lubricación, disipación de calor y protección de los componentes. El sistema hidráulico de los tractores es uno de los más importantes, en un principio solo se usaba para levantar los implementos montados, pero ahora se usan en muchas aplicaciones de control y potencia, para: controlar la acción de los implementos montados, controlar la dirección, ajustar el asiento del operador, cambiar el espaciamiento de las ruedas, cambiar las relaciones de los engranajes en la transmisión, acoplar el embrague de la transmisión al TDF, entre otros.
En el estado Barinas se encuentra un Complejo Agroindustrial Azucarero " Ezequiel Zamora" S.A., dicho complejo tiene el objetivo de cultivar la caña de azúcar y procesar, distribuir y comercializar todo lo relacionado con los derivados de dicho producto, en los actuales momento la planta procesadora de caña se encuentra en construcción, y su trabajo es empleado en el cultivo de la caña.
El departamento de mecanizado del Complejo Agroindustrial Azucarero " Ezequiel Zamora" (CAAEZ S.A.) es el encargado de todo el trabajo relacionado con la preparación del terreno, siembra y cosecha de la caña de azúcar, este cuenta con una flota de maquinaria agrícolas necesarias para lograr el laboreo del suelo, entre estos se tiene al tractor, el cual proporciona fuerza motriz a otras muchas herramientas que se pueden conectar a él, se utilizan para arar, cultivar, seleccionar o cortar y para mover distintas máquinas agrícolas, su uso ha revolucionado la agricultura. No solo cuenta con maquinaria agrícola, sino también con una cantidad de camiones, gandolas y maquinarias pesadas necesarias para el transporte, trabajos de construcción y otros.
Los tractores agrícolas presentes en el Complejo usan entre 45 y 25 litros de fluidos hidráulicos aproximadamente y se cuenta con una flota de 64 tractores agrícolas, este fluido se encarga de transmitir potencia en los cilindros remotos del sistema de enganche del tractor y además lubrica los engranajes presentes en el sistema transmisión del tractor. Cuando estas máquinas se encuentran en su puesta en marcha (primeros años de uso), presenta un desgaste elevado debido al acople que debe lograrse entre los engranajes, es decir, que este fluido presentara impurezas, debido a esto, el filtrado es esencial para la vida útil del fluido hidráulico, y además el departamento de mecanizado realiza cambios constantes de este fluido hidráulico, para el mantenimiento del sistema hidráulico.
El departamento de mecanizado del CAAEZ S.A. presenta almacenado una gran cantidad de fluido hidráulico, proveniente del cambio de los tractores. Estos cambios de fluido son muy constantes debido a la cantidad de impurezas presentes, originados por la fricción entre elementos metálicos, y además el fabricante del tractor sugiere que los cambios del fluido se realicen cada 600 horas de trabajo. ¿Qué metodología o procedimiento se requiere para lograr la recuperación del fluido hidráulico que permita la reutilización o reciclaje del mismo, sin afectar sus propiedades físico-químicas?
En la metodología que se propone para la recuperación del fluido, se encontrara una fase en la cual si se somete el fluido hidráulico contaminado con impurezas que no ha perdido su viscosidad, a fuerzas centrífugas y magnéticas, entonces se logrará la purificación y recuperación del mismo, haciendo posible su reciclaje o reutilización en los tractores agrícolas del CAAEZ S.A o en cualquier otra máquina.
La purificación consiste en separar las impurezas del fluido hidráulico por medio de fuerzas centrifuga y luego a través de una serie de filtros, entre estos se tiene el filtro ferromagnético.
METODOLOGÍA
Para el conocimiento de la situación del fluido hidráulico usado por los tractores agrícolas del CAAEZ se usaron los siguientes métodos de investigación:
- Histórico – lógico.
- Análisis y síntesis.
- Observación.
DISCUSIÓN Y RESULTADOS
El CAAEZ cuenta con una flota de 64 tractore agrícolas, a continuación se especifica en una tabla los tractores agrícolas del CAAEZ y la cantidad de fluido hidráulico que usan.
Tabla 1. Cantidad de fluido hidráulico usado por los tractores del CAAEZ
El primer cambio de fluido hidráulico de los tractores agrícola presentes en el CAAEZ se realiza a las primeras 100 horas de trabajo, luego los siguientes cambios se realizan cada 600 horas de trabajo. Tomando en cuenta todos los tractores, cada cambio genera 1880 litros de fluido hidráulico usado, y esto sucede aproximadamente cada dos meses y medios (75 días), si el tractor trabaja ocho horas diarias (600hrs de trabajo / 8hrs.diarias). Se puede tener un valor estimado anual de la cantidad de fluido hidráulico cambiado sin tomar en cuenta el primer cambio que es cuando viene de fábrica, aproximadamente se realizan 5 cambios de aceite (12 meses del año/2.5 meses) y esto equivale a 9400 litros de fluido hidráulico usado al año. Se puede tener un estimado mensual de aproximadamente 783 Litros del fluido usado (9400 Ltrs / 12 meses).
Los tractores agrícolas presentes en el CAAEZ usan en los sistemas hidráulicos y transmisión agrofluido de PDV, el cual es una mezcla de aceites altamente refinados de alto índice de viscosidad y aditivos que le imparte propiedades anticorrosivas, antioxidantes, antiespumantes y antidesgaste en alto grado. Este fluido es usado en sistemas combinados de mandos hidráulicos, frenos húmedos y transmisiones de todo tipo de tractores agrícolas donde se requiere un aceite con las cualidades señaladas. Excede los requerimientos del nivel API GL-4, formulado para cumplir con la mayoría de las especificaciones de aceites hidráulicos para tractores, cumple con los requerimientos de la norma venezolana COVENIN 899-2 y cuenta con el sello de calidad NORVEN.
A continuación se plasma todos los lubricantes que se compran en el complejo.
ACEITES DEL CAAEZ | Función | Precio, paila/18Ltrs ($) |
Ultradiesel C1-4 15W 40 | MOTOR | 295,00 Bs (134$) |
Hidralub AW 100 | HIDRÁULICO | 280,00 Bs (127$) |
Translub EP 80W 90 | TRANSMSIÓN | 300,00 Bs (136$) |
Hidralub 46 | HIDRÁULICO | 250,00 Bs (113$) |
Hidralub 220 | HIDRÁULICO | 250,00 Bs (113$) |
Agrofluido | TRANSMSIÓN E HIDRÁULICO | 280,00 Bs (127$) |
Maxidiesel Plus CF SAE 40 | MOTOR | 280,00 Bs (127$) |
Tabla 2. Precios de los lubricantes usados en el CAAEZ.
En la tala anterior se muestra los lubricantes que compra el CAAEZ donde se incluye los que se usan para los motores de las maquinarias pesadas y tractores, transmisión y sistema hidráulico de tractores y cosechadoras de cañas. Los lubricantes usados para los motores están sometidos a procesos más críticos que los lubricantes usados para la transmisión y sistema hidráulico, por tal razón los lubricantes ultradiesel y maxidiesel no son incorporados para esta propuesta, debido a que necesitan un tratamiento diferente al que se está proponiendo. Este lubricante se cambia cada 250 horas de trabajo y si el tractor trabaja 8 horas diarias, se realiza el dicho cambio cada 31 días (250 hrs / 8 hrs), es decir, mensualmente.
Si este fuere el caso, se va a realizar el cambio a todos los tractores a la vez, se necesita una cantidad de 1880 Litros de agrofluido, el cual tiene un costo de 280,00 Bs la paila que contiene 18 Litros, se necesitarían aproximadamente
Si lo multiplicamos por 5 cambios al año = 147.000,00 Bs/año (66.818,18 $)
Tomando el dólar a 2.200 Bs
La información plasmada en las tablas anteriores se obtuvo visitando al complejo y realizando entrevistas a los trabajadores del departamento de mecanizado del complejo. De estas entrevistas se pudo conocer que el operador no tiene un medio para dejar plasmado de cuantas horas trabajo con el tractor agrícola y como consecuencia el departamento no maneja en la mayoría de los casos las horas reales de trabajo de los tractores, maneja muchas veces información aproximada.
Debido a esto se decidió generar una encuesta en donde se diseño un conjunto de preguntas cerradas, en un universo de 60 trabajadores, se tomaron al azar 10 trabajadores, entre los cuales estaban el encargado de los tractores, el supervisor ambiental y ayudantes mecánicos.
¿Piensa usted que el fluido hidráulico usado por los tractores agrícolas que se encuentran en el CAAEZ pudiera ser recuperado?
SI 83% No 17%
¿El Complejo cuenta con un plan para el almacenamiento de fluido hidráulico usado por los tractores agrícolas presentes en el CAAEZ?
SI 17% No 83%
¿Se cuenta en el complejo con una metodología o tecnología para la recuperación del fluido hidráulico usado por los tractores agrícolas?
SI No 100%
¿La recuperación del fluido hidráulico usado por los tractores disminuiría gastos al complejo?
SI 83% No 17%
¿La empresa que vende el fluido hidráulico para los tractores, se encargan de recoger dicho fluido después de ser usado por los tractores?
SI 66% No 34%
¿Se tiene un control en cuanto a la cantidad de horas que trabaja a diario cada tractor del complejo?
SI 100% No
¿En el momento del cambio del fluido hidráulico de los tractores, estos han trabajo las horas necesarias para dicho cambio?
SI 100% No
Cuando se realiza el cambio del fluido hidráulico a todos los tractores agrícolas, ¿Se sabe cuántas horas ha trabajo el tractor con ese fluido?
SI 100 No
¿Existen otras máquinas, máquinas pesadas, gandolas o camiones presentes en el complejo que usan el mismo fluido hidráulico de los tractores o que pudieran usarlo?
SI 83% No 17%
¿Actualmente piensa usted que el aceite usado por los tractores que se encuentra almacenado, pudiera contaminar el medio ambiente?
SI 100% No
¿Piensa usted que el personal que labora en el complejo en especial en el departamento de mecanizado tiene una cultura de conservación del medio ambiente?
SI 83% No 17%
La tabla que sigue a continuación muestra las características de los lubricantes usados en el CAAEZ, pero no se especifican los lubricantes para motores.
ACEITES DEL CAAEZ | Viscosidad a 100ºC, cSt | Índice de viscosidad | Punto de inflamación º C | Corrosión con la lámina de cobre | Fuente | |||||
Min | M | Max | Min | Max | Min | Max | Min | Max | ||
Agrofluido | 9,1 | – | – | 95 | – | 200 | – | 1B | 1B | COVENIN 899-2 |
Hidralub AW 100 | 9 | 12 | 15 | 95 | 98 | 210 | 220 | 1B | 1B | PDV |
Translub EP 80W | 15 |
|
| 120 |
| 216 |
| 1B | 1B | ROSHFRANS, S.A |
Hidralub 46 | 6 | 6,5 | 7 | 90 | 95 | 200 | 210 | 1B | 1B | PDV |
Hidralub 220 | 18,5 | 19,95 | 21 | 95 | 98 | 200 | 220 | 1B | 1B | PDV |
Ultradiesel CH-4 15w 40 | Normas COVENIN 936-1 | |||||||||
Maxidiesel Plus CF SAE 40 | Normas COVENIN 936-1 | |||||||||
Tabla 3. Características básicas de los fluidos hidráulicos y de transmisión usado en el complejo.
En la tabla anterior se puede observar la similitud que existen entre algunos fluidos, en especial el agrofluido y el hidralub AW 100, en el cual el hidralub AW 100 es usado para el sistema hidráulico de las cosechadoras de cañas, y el agrofluido además de ser utilizado como lubricante en el sistema hidráulico también lubrica a la vez el sistema de transmisión.
CONCLUSIONES
El lubricante hidráulico usado en los tractores y el usado en las cosechadoras presentan similitud, debido a esto se plantean la siguiente propuesta, después de ser usados los lubricantes por las máquinas, analizarlos, dependiendo de la información que me arrogue, tratarlos, luego mezclarlos y por ultimo usarlo en el tractor, en la cosechadora o en ambos.
Se estima como mínimo recuperar anualmente el 50% del fluido hidráulico usado por los tractores (agrofluido), debido a que es posible que los análisis que se realicen al aceite en algunos casos los aditamentos se envejezcan y no puedan ser recuperados, pero en este caso este fluido será transportado hasta la refinería para que sirva como aceite base para elaborar el mismo u otro lubricante. A todas estas el lubricante tiene una vida útil, el cual según la información que me arrogue los análisis en especial la viscosidad, conoceremos en qué momento los aditivos del lubricante caducaron o se envejecieron, ya que la base del lubricante se mantiene y en ese momento debe ser devuelto a la empresa de aceites para ser utilizado nuevamente en el proceso de elaboración de lubricantes.
RECOMENDACIONES
La encuesta realizada me informa de que se tiene un control de la cantidad de horas que laboran los tractores, pero no bajo qué condiciones de explotación se laboro en ese momento. También me informa que no cuentan con un plan de almacenamiento del fluido hidráulico usado, ya que aproximadamente cada seis meses vienen una cisterna de una empresa con una capacidad de 10000 litros a llevarse el fluido reutilizarlo y lo venden a la empresa cementera, esta información fue suministrada por el supervisor ambiental del CAAEZ Nelson Marín.
El complejo debe contar con un departamento para el manejo de lubricantes, en donde se localizara un laboratorio para el análisis de aceites usados, y este contara con equipos para medir la viscosidad, índice de viscosidad e impurezas presentes en el fluido. Además un galpón para el optimo mantenimiento del tractor, en donde en el momento del cambio de aceite, este no se contamine por impurezas presentes en el medio ambiente agrícola.
BIBLIOGRAFÍA
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Autor:
Jorge A. Zamudio Bermúdez
Programa de Formación de TSU en Mecánica, Instituto Universitario de Tecnología del Estado Barinas (IUTEBA), Venezuela.
Marcelo N. Navarro O.
marcelo
Universidad de Holguín " Oscar Lucero Moya"
Eusebio R. González Utria (2)
eglez; febo491215[arroba]yahoo.es
Universidad de Holguín " Oscar Lucero Moya"
Venezuela
27 de Octubre de 2008
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