Primer cosechadora de maní de desarrollo nacional con monitor de rendimiento

INTRODUCCIÓN

El cultivo de maní (Arachis hypogaea L.) es una leguminosa con su origen en el norte de Argentina y sur de Bolivia, y ocupa un lugar preponderante dentro de la agricultura de la provincia de Córdoba, participando con un 84.1% del total de la superficie sembrada en la Republica Argentina (MAGyP, 2010). Este es un cultivo de habito de crecimiento indeterminado con superposición entre etapas vegetativas y reproductivas, y que posee algunas características muy especiales respecto a los demás cultivos extensivos de cosecha; uno de las la principales características es su particular modalidad de fructificación que se produce por debajo de la superficie del suelo sin surgir de ninguna estructura subterránea o radicular, sino a partir de una flor 100% aérea. El proceso de fructificación subterráneo del maní, es posible debido al desencadenamiento de ciertos mecanismos meristemáticos que se dan luego de la fecundación de la flor; posterior a esta instancia, se produce una diferenciación de ese tejido dando como resultado la elongación de la base del ovario fecundado, generando de esta forma una estructura comúnmente denominada "clavo" que lleva en su extremo el ó los óvulos fecundados. Dicho clavo es geotrófico, lo que significa que se dirige hacia el suelo donde se entierra y una vez allí, empieza a ensancharce para posteriormente dar origen al fruto y/o semilla (Adaptado de: Giambastiani,

2002).

Como se menciono anteriormente, el maní es un cultivo regional muy importante para la

Republica Argentina y principalmente para la provincia de Córdoba, debido a: el alto valor agregado que se le da a este producto en origen (Pedelini, 2002), a que es capaz de generar más de 10 mil puestos de trabajos directos (Ackermann, 2009), y a la altísima calidad (selección confitería) que se obtiene para el consumo.

Argentina es uno de los países productores de maní más importantes del mundo: ocupando el puesto 7º del ranking en volumen producido con más de 290 mil toneladas anuales, el 3º puesto en volumen exportado con más de 160 mil toneladas anuales; y el primer puesto en estándares de calidad (SAGyA, 2008).

Por la relevancia expuesta del cultivo, es de vital importancia un continuo y superador desarrollo de tecnologías, tanto en prácticas de manejo, como en maquinaria y agro- componentes, para lograr de esta forma eficientizar cada vez más a toda la cadena de producción primaria del maní. Por tales motivos, la incorporación de sistemas satelitales en este cultivo, se perfila como una instancia más que prometedora.

Los monitores de rendimiento o de cosecha, son una herramienta capaz de brindar invalorable información como: volúmenes de producción (total y parcial), control de la cosecha (velocidad de trilla, capacidad operativa, entre otros), trazabilidad del producto (parcela, año, momento de cosecha), detección de ambientes de diferente potencialidad para su cultivo y un seguimiento ininterrumpido de la productividad en espacio y tiempo.

MATERIALES Y METODOS

Generalidades

El proyecto de adaptación y evaluación de un monitor de rendimiento en una descapotadora de maní, fue un esfuerzo conjunto entre el INTA y reconocidas empresas vinculadas a la producción y desarrollo de agrocomponentes precisos y maquinaria agrícolas como lo son Abelardo Cuffia S.A. y Dehezamet S.A.

Resultados publicados en el año 2000 por Durrence, J.; Hamrita, T. y Vellidis, G. (Georgia University), con experiencias de monitoreo en maní a partir de celdas de carga ubicadas en el piso de la tolva de la cosechadora, revelaron resultados que alcanzaron errores máximos promedio de hasta el 25.4% (con previo filtrado de mapas), y errores mínimos promedio del orden del 4.96%, lo que sugiere una alta variabilidad en la medición del rendimiento en este cultivo por métodos indirectos; por lo que concluyeron que estimaciones espaciales de productividad en maní a partir del monitores con celdas de carga, son poco confiables debido a que el funcionamiento de estas esta muy condicionado por efectos como: desniveles en el terreno, sobresaltos debido al avance de la cosechadora, y vibraciones del sistema de trilla.

Adaptaciones e instalación

Por las características del producto que durante la cosecha es recogido en vainas, y debido a la poca resistencia que estas poseen a la deformación ante la aplicación de una fuerza, es que se seleccionó para la experiencia un monitor de rendimiento de tipo volumétrico. Esto se explica debido a que, las vainas, con el choque brusco en una placa rígida tienden a desformarse absorbiendo en gran medida el impacto que debería ser trasferido a la celda de carga, para ser contabilizado como rendimiento, por ende, la utilización de un monitor con este principio de sensado (impacto-deformación de materiales) a diferencia de la mayoría de los cultivos que se cosechan en grano seco, no seria el más adecuado para lograr un optimo resultado y una recolección de datos representativos de los kilogramos reales cosechados por hectárea.

Las modificaciones que fue necesario abordar para poder adaptar el monitor a la descapotadora, se dieron tanto en la cosechadora como en el equipo electrónico. La maquina utilizada para realizar la experiencia fue una cosechadora de maní en caja de arrastre, modelo Cobra EVO-2 de doble hilera, en la que fue necesario alterar los cangilones de la noria suprimiendo casi por completo sus laterales para que el haz de luz del sensor óptico, pueda atravesarlos transversalmente y sin impedimentos respecto al sentido del acarreo de las vainas; otra modificación de vital importancia fue el estrechamiento en la sección de la noria para lograr dejar un menor espacio entre el cangilón en movimiento y el tubo, permitiendo de esta forma que durante el acarreo vertical de las vainas hacia la tolva, ante la ausencia de paredes laterales, estas no caigan al piso del tubo y dejen de ser contabilizadas, o no se escapen de un cangilón depositándose en otro, en cuyo caso la contabilización seria doble.

Fue también necesario realizar ciertas adaptaciones en la descarga (cabeza) de la noria, para poder instalar el sensor de humedad de granos y lograr que durante la descarga hacia la tolva, una pequeña fracción de las vainas tengan un paso lento y con flujo constante por el sensor para poder calcular la humedad instantánea de cosecha de manera precisa.

El monitor de rendimiento utilizado para la experiencia, fue un RDS volumétrico, modelo Ceres 8000i; y las modificaciones más importantes fueron principalmente en el orden de configuración, siendo necesario modificar más bien parámetros y constantes de calibración. Algunas de dichas alteraciones fueron: recalcular el porcentaje de sombra-luz entre cangilón y cangilón cuando estos están en movimiento, ya que la noria de una descapotadora de maní tiene menor cantidad de baldes y mayor espaciamiento entre estos, y se mueven con una velocidad de cinta muy inferior a la de cualquier cosechadora de grano estándar; características del implemento que indirectamente permitió lograr una altísima estabilidad en el conteo de proporciones de sobra-luz por unidad de tiempo (porcentaje de obstrucción del haz de luz -sombra- y tiempo de no-obstrucción de haz de luz) con todo el sistema de trilla en marcha. Las demás modificaciones fueron de cableado y anclajes de sensores, debido a que estas partes vienen configuradas para otro tipo de cosechadoras (ver figura Nro. 1a, 1b,

1c y 1d.).

1a

1b

1c

1d

Figura Nro. 1: (a) Modificaciones en noria y principio de medición del rendimiento mediante el método volumétrico. (b) Detalle de instalación del sensor de rendimiento y del sensor de humedad. (c) Detalle de la instalación de consola y receptor GPS. (d) Detalle de instalación de sensor de corte de plataforma e instancias de prueba del sistema.

Características del equipo y la cosechadora

Un monitor de tipo volumétrico, hace referencia al principio por el cual es calculada la productividad por unidad de superficie. La medición la realiza un sensor óptico colocado a cada lado de la noria en dos pequeñas perforaciones centrales, transversales a la dirección de acarreo del grano, y básicamente lo que hace el sensor es medir el volumen de una columna de granos (vainas) en cada cangilón (balde). Por ejemplo, en sectores del campo donde el cultivo tiene mayor rendimiento, el cangilón vendrá más cargado, por lo que dará como resultado un mayor tiempo de corte del haz de luz, por lo tanto, el tiempo obstruido va ser proporcional a la altura de la columna de grano sobre el balde. Como el área del balde es conocida y constante, podemos decir que la altura de la columna de grano en los cangilones, es proporcional al volumen de grano acarreado, o dicho de otra manera, que el tiempo en que el haz de luz del sensor permanece obstruido, va ser proporcional al volumen total de grano que paso por la noria en un determinado momento.

En presencia de un grupo de mediciones, el equipo promedia los volúmenes de cada balde medido dentro de un lapso determinado de tiempo llamado "frecuencia"1 para que surja un dato individual de volumen. Este valor de volumen, es convertido a kg por unidad de superficie a partir del ancho de labor de la maquina, la velocidad de avance y los coeficientes obtenidos en el proceso de calibración2.

Como se menciono anteriormente, el equipo también es capaz de descontar el agua que hay en las vainas a través de un sensor de humedad "capacitívo". Un sensor de esta naturaleza esta formado elementalmente por dos electrodos o placas conductoras metálicas y un dieléctrico o aislante entre ellas. La "capacidad" es una magnitud eléctrica que es muy dependiente del contenido de agua en el dieléctrico (en este caso el dieléctrico son los vainas) por lo tanto, a mayor contenido de agua en el grano mayor va ser la "capacitáncia" medida en el sensor, y en forma similar a la anterior, al ser relacionado estos datos con velocidad, ancho de labor y coeficientes de calibración, se obtiene el porcentaje de humedad de las vainas por unidad de área.

Ubicación del sitio experimental

La experiencia se llevo a cabo en un lote de maní de alta producción con antecesor soja de primera ubicado en la zona rural de colonia Villa Herminia, provincia de Córdoba; a 29 km al NNO de la localidad de Adelia María, y a 39 km al SE de la localidad de Río IV; situado geográficamente en -33.3728º de latitud sur y -64.0514º de longitud oeste.

Diseño Experimental

El ensayo se condujo bajo un diseño DBCA con cinco repeticiones. Los resultados, "kg. vainas/ha" arrojados por el monitor Vs. "kg. vainas/ha reales"; se cotejaron con autodescargable y balanza portátil de cuatro plataformas Vesta, modelo 3402A. Los datos surgidos de cada unidad experimental fueron evaluados mediante ANOVA (nivel de significación a=0.01) y test de comparación de medias de Fisher para ver si existieron diferencias estadísticamente significativas (ver figura Nro. 2).

Figura Nro. 2: Esquematización del ensayo (calibración de monitor y repeticiones).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Por los resultados obtenidos se concluye que la medición del rendimiento de maní a partir de monitores basados en métodos volumétricos es muy factible, ya que no existieron diferencias estadísticamente significativas entre los kg. de vainas/ha informados por el monitor y los kg. de vainas/ha reales cotejados con balanza electrónica (p>0.01). El promedio de cinco mediciones del monitor (sin ningún tipo de filtrado previo de los datos para desestimar outliers), arrojo un rendimiento de 7427.03 kg. vainas/ha, Vs. los 7265.07 kg. vainas/ha promedio medidos con la balanza, esto significa un error porcentual promedio en las cinco repeticiones de 2.18%; incluso es destacable que el desvió estándar de las mediciones con balanza alcanzaron los 471.2 kg. vainas/ha Vs. los 267.9 kg. vainas/ha que alcanzó el monitor; esto agregaría un plus de confianza a los resultados (ver tabla Nro. 1 y 2, y gráfico Nro. 1a y 1b).

Tabla Nro. 1: Resultados de productividad obtenidos en primera prueba de campo a partir del monitor de

RTO volumétrico Vs. la productividad real cotejada con balanza electrónica.

Gráfico Nro. 1: (a) Rendimiento por hectárea para cada repetición según monitor y balanza electrónica. (b) Rendimiento promedio por hectárea según monitor y según balanza electrónica. La línea sobre las barras indica el desvío estándar de la muestra.

Tabla Nro. 2: Resumen del Análisis de la varianza (SC tipo III)

ANOVA

Variable N R² R²Aj CV_ RTO Vainas (kg/ha) 10 0.05 0.00 5.22

F.V. SC gl CM F p-valor

Modelo 65572.75 1 65572.75 0.45 0.5229

Medio 65572.75 1 65572.75 0.45 0.5229

Error 1175389.23 8 146923.65

Total 1240961.98 9

Test: LSD Fisher: Alfa=0.01; DMS=813.42676; Error: 146923.6538; gl= 8

Medio Medias n E.E. Balanza 7265.07 5 171.42 A Monitor 7427.03 5 171.42 A

Medias con una letra común no son significativamente diferentes (p<= 0.01)

Abordando un análisis más minucioso de los resultados, se puede concluir que la estimación del rendimiento por hectárea a partir del monitoreo fue bastante precisa, debido a que, al analizar las frecuencias de los datos de rendimiento sin filtro previo (en crudo), los fuera de rango (asumiendo fuera de rango todo dato que este por debajo de q:0.05= 5.0 kg vainas/ha y por encima de q:0.95= 10.4 kg vainas/ha), solo representaron el 9.26 % del total de los datos relevados por el monitor, por lo que si asumimos una velocidad promedio de cosecha de 5.5 km/h, un ancho de labor de 5.6 m -2 hileras de 4 surcos a 70 cm EES- y un dato loggeado cada 5 segundos, los outliers representarían solo 0.337 has sobre un total de 6.40 has totales mapeadas (ver figura Nro. 3 y gráfico Nro. 3).

Grafico Nro. 3: histograma de frecuencias de los valores de rendimiento relevados por el monitor.

Figura Nro. 3: Agrocatografía confeccionada a partir de los datos obtenidos del monitor de rendimiento.

CONSIDERACIONES FINALES

1- Los resultados obtenidos nos señalan que es más que factible la incorporación de componentes para la agricultura de precisión como el monitor de rendimiento en el cultivo de maní.

2- Las mediciones fueron realizadas en un cultivo sembrado sobre rastrojo de soja de primera, debido a las características que posee la cosecha del maní, con alto acarreo de materiales extraños y de tierra; seria necesario realizar nuevos testeos sobre rastrojos más voluminosos como el maíz, que podrían incorporar más impurezas durante el acarreo de vainas hacia la tolva, las que también serian contabilizadas como volumen y por ende, como rendimiento; aunque que cabe destacar que el maíz no es el principal antecesor del maní.

3- Si bien los resultados fueron muy satisfactorios, corresponden solo a una campaña, por lo que se aconseja replicar experiencias en diferentes condiciones para concluir con mayor precisión.

AGRADECIMIENTOS

A Cerutti hermanos, por permitir el uso y modificación de su cosechadora de maní, a Abelardo Cuffia S.A. por el préstamo del monitor de rendimiento para la experiencia, a Dehezamet S.A. por realizar las modificaciones en la maquina; y la red agricultura de precisión del INTA por el apoyo en el proyecto.

BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA

– Boretto, D. Sacchi, J. y Pedelini, R. (2010). Respuesta del cultivo de maní a la fertilización mineral con N, P y S bajo dos sistemas de labranza en la zona núcleo-manicera de la provincia de Córdoba. 25º jornada nacional de maní; General Cabrera (Cba.) – Argentina.

– Ackermann, B. (2009). Maní, un cultivo Cordobés de fama mundial. Cámara Argentina del maní; Córdoba – Argentina.

– Pedelini R. (2008). Maní, guía practica para su cultivo. INTA-FMA; Manfredi (Cba.) – Argentina.

– Giambastiani, G. (2002). Ecofisiología del cultivo de maní. FCA UNC; Córdoba – Argentina.

– Durrence, J.; Hamrita, T. y Vellidis, G (2000). A Load Cell Based Yield Monitor for Peanut

Feasibility Study. Georgia University; Tiffton – USA.

NOTAS:

1 La frecuencia en que el equipo es capaz de informar un dato de rendimiento/ha, es configurable por el operador, y en e ste caso para estabilizar lo más posible cada medición, se utilizo una frecuencia de 1 dato cada 5 segundos, lo que da como resultado que cada valor de rendimiento instantáneo surge de la media de 22.2 cangilones.

2 El proceso de calibración se realiza ingresando en la consola del monitor un dato resultante del promedio de peso (gr.) de al menos 5 muestra de 1000 cm3 de vainas tomadas de cada escenario de cultivo.

Autor:

Darío Andrés Boretto

Red Agricultura de Precisión – INTA AER General Cabrera.

Méndez, A.

Red Agricultura de Precisión – INTA EEA Manfredi.

Velez, J.

Red Agricultura de Precisión – INTA EEA Manfredi.

Villarroel, D.

Red Agricultura de Precisión – INTA EEA Manfredi.

Stucky, H.

Dehezamet S.A.

Zárate, H.

Abelardo Cuffia S.A

Alassia, M.

Abelardo Cuffia S.A