Hispanopedia WikiEl monitor de rendimiento de grano para cosechadoras es un dispositivo que, junto con otros sensores, calcula y registra el rendimiento del cultivo o del grano durante el funcionamiento de una cosechadora moderna . Los monitores de rendimiento forman parte de los productos de agricultura de precisión disponibles para los productores, que les proporcionan las herramientas necesarias para reducir costos, aumentar los rendimientos y mejorar la eficiencia. El monitor de rendimiento de grano actual está diseñado para medir el flujo de masa, el contenido de humedad y la velocidad del grano cosechado, con el fin de determinar la cantidad total de grano cosechado. En la mayoría de los casos, este sistema se integra con un sistema de posicionamiento global (GPS) para registrar el rendimiento y otra información espacialmente variable en todo el campo. Esto permite crear un mapa de rendimiento de grano que proporciona información sobre la variabilidad espacial y facilita la toma de decisiones de gestión para los productores.
Medición del flujo de grano
Medición de flujo másico basada en impacto
El flujo másico de grano se mide comúnmente mediante una celda de carga con una placa de impacto acoplada a la misma, ubicada en la parte superior del elevador de grano limpio. A medida que las paletas del elevador giran alrededor de la parte superior, el grano es expulsado por la fuerza centrífuga y entra en contacto con la placa de impacto acoplada a la celda de carga. [ 2 ] La fuerza aplicada por el grano se convierte en una señal eléctrica mediante la celda de carga, la cual se utiliza para estimar el flujo másico del grano. Se realiza una calibración del sensor para establecer una relación entre la amplitud de la señal eléctrica y el flujo másico de grano, y esta calibración se realiza de forma específica para cada cosechadora , con la masa de grano reportada en base húmeda. Esta tecnología fue desarrollada y comercializada por primera vez por Ag Leader Technology. [ 1 ] [ 3 ] La velocidad del elevador de grano limpio también se mide y se utiliza en la calibración de la señal eléctrica al flujo másico, ya que el elevador tiene un impacto directo en la cantidad de fuerza aplicada a la placa de impacto y a la celda de carga. Este es el método más común para medir el flujo de grano en las cosechadoras actualmente y existen diferentes variantes.
Precisión y calibración
El sensor de flujo másico de grano debe calibrarse para proporcionar una estimación precisa del flujo de grano a partir de la señal eléctrica producida por la celda de carga. Los diferentes modelos de sensores de flujo másico de grano utilizan distintos métodos de calibración, algunos tan simples como una calibración lineal de un solo punto. Las mejoras en este campo han dado lugar al uso de la calibración multipunto para proporcionar una caracterización más precisa de la respuesta de la celda de carga. [ 4 ]
El proceso de calibración consiste en cosechar una cantidad uniforme de grano a una velocidad constante para obtener un flujo másico de grano constante hacia el sensor de flujo másico. La calibración se inicia mediante el monitor de rendimiento instalado en la cosechadora y el operador comienza a cosechar el grano. Una vez cosechada la cantidad recomendada por el fabricante, el grano se descarga en un dispositivo de almacenamiento equipado con una báscula precisa para medir su peso real. Este peso se introduce en el monitor de rendimiento y se utiliza para ajustar la calibración que relaciona la señal eléctrica de la celda de carga con el flujo másico de grano.
Varios factores afectan la precisión de la calibración más allá de la calibración misma. La acumulación de material en la placa de impacto puede causar que la respuesta de la celda de carga se amortigüe al impacto del grano, reduciendo la respuesta de la celda de carga. El desgaste en la placa de impacto también puede causar una reducción en la precisión de una calibración. [ 4 ] La tensión de la cadena del elevador de grano limpio afecta la velocidad a la que el grano es expulsado del elevador, lo que cambia la fuerza que se aplica en la placa de impacto. Los fabricantes a menudo recomiendan tensar correctamente el elevador de grano limpio antes de calibrar el monitor de rendimiento de grano. [ 5 ] El desgaste excesivo de las paletas del elevador de grano limpio con el tiempo también afectará la calibración del flujo másico. Algunas cosechadoras usan una paleta de plástico sólido en lugar de una paleta de goma para una mejor consistencia a lo largo del tiempo, ya que las paletas desgastadas cambian la trayectoria del grano al salir del elevador, cambiando el lugar donde el grano entra en contacto con la placa de impacto.
La cosecha en pendientes disminuye la precisión del sistema de detección de flujo másico en la mayoría de los casos. Debido a las variaciones en la ubicación de la placa de impacto entre los diferentes fabricantes, la respuesta a los ángulos de cabeceo y balanceo puede variar ligeramente. En los casos en que la placa de impacto se ubica de forma similar a la que se muestra en la imagen "Sensor de flujo másico basado en impacto y elevador de grano limpio", si la máquina se inclina hacia adelante, el flujo másico aumentará, ya que la gravedad contribuirá a aplicar una fuerza adicional al sensor de flujo másico. Cuando la cosechadora se inclina hacia atrás, la respuesta del sensor se reduce, ya que la gravedad disminuye la fuerza aplicada al sensor de flujo másico. El balanceo provoca un error similar, pero de menor magnitud que el del cabeceo de la cosechadora. [ 6 ]
Medidas alternativas
Radiométrico
Las tasas de transmisión de rayos gamma se miden a través del flujo de grano en la parte superior del elevador de grano limpio con un detector ubicado en el lado opuesto del flujo. La absorción de radiación es proporcional al flujo de grano. Este método de detección proporciona una alta precisión, con un margen de error del 2% una vez calibrado, pero expone a los operadores a una posible exposición a la radiación. [ 7 ]
Detección fotoeléctrica
Una fuente de emisión de luz acoplada a un receptor se coloca en lados opuestos en la parte superior del elevador de grano limpio. La magnitud de la señal del receptor de luz se utiliza para determinar el caudal del grano. Las mediciones deben sincronizarse con las paletas del elevador de grano limpio para que solo se mida el grano. [ 2 ] Las dificultades de este sistema radican en la menor precisión a caudales de grano elevados y la carga desigual de las paletas del elevador.
Medición de la humedad
El contenido de humedad del grano en el momento de la cosecha es un componente importante del proceso de monitoreo del rendimiento. En muchos casos, dependiendo del fabricante, se utiliza en la calibración del sensor de flujo de masa de grano y proporciona a los productores información adicional sobre la variabilidad espacial dentro del campo. La humedad del grano se detecta midiendo la capacitancia del grano al hacer pasar un volumen conocido de grano entre dos placas conductoras de electricidad. Normalmente, este sensor se monta en el elevador de grano limpio y se toma una muestra que se introduce en el sensor y se devuelve al elevador después de su procesamiento. [ 7 ] Esta orientación del sensor permite muestrear la humedad del grano en todo el campo durante las operaciones de cosecha.
Medición del rendimiento de los granos
La medición del rendimiento de grano proviene del flujo de masa de grano medido, la velocidad de la cosechadora y el ancho del cabezal. La humedad del grano, determinada por el sensor de humedad o por la entrada del operador en el monitor de rendimiento, también puede incluirse para estimar la masa de grano seco. En Estados Unidos, el rendimiento de grano se suele expresar en bushels por acre . Las unidades del SI para la medición del rendimiento de grano suelen expresarse en toneladas por hectárea o, en algunos casos, en m³ . La velocidad de la cosechadora se puede obtener mediante la medición de la velocidad sobre el terreno a partir de la velocidad de las ruedas de la cosechadora, mediante un radar montado en la cosechadora o mediante GPS. El cabezal, como se le denomina, es el dispositivo montado en la parte delantera de la cosechadora mediante el cual se recoge el cultivo. El ancho del cabezal está determinado por el ancho efectivo del cultivo que se puede cosechar a medida que la cosechadora avanza.
Rendimiento de grano calculado para maíz a 56 lb/bu en unidades imperiales.
Rendimiento de grano calculado en unidades del SI.
Monitor de rendimiento
El monitor de rendimiento es el dispositivo que registra los datos que determinan el rendimiento del grano. Los monitores de rendimiento actuales ofrecen a los operadores una interfaz de usuario que muestra el rendimiento y la humedad del grano, así como un mapa espacial codificado por colores que representa el rendimiento de las zonas cosechadas del campo. El operador puede introducir información adicional para diferenciar e identificar los datos de rendimiento de distintos campos y explotaciones. Los datos de rendimiento se pueden descargar del monitor mediante el método de almacenamiento en memoria utilizado por el fabricante y cargarse en un sistema de gestión de datos espaciales. Estos programas permiten visualizar los mapas de rendimiento y realizar otros análisis de los datos.
Mapa de rendimiento
Los mapas de rendimiento de grano se pueden visualizar en un monitor de rendimiento o mediante un software de gestión de datos espaciales como SMS o Apex . Estos mapas se utilizan para la toma de decisiones de gestión, como las tasas de aplicación de fertilizantes y las densidades de siembra, en apoyo de la agricultura específica de cada sitio. [ 8 ] También se emplean para la toma de decisiones sobre las mejores prácticas de gestión, comparando variedades de cultivos, tipos y tasas de aplicación de fertilizantes y plaguicidas. Estas prácticas de agricultura de precisión se pueden registrar como mapas espaciales y superponer con los mapas de rendimiento de grano para su posterior análisis y toma de decisiones.
Los monitores de rendimiento de grano se fabrican desde su introducción a principios de la década de 1990 y se han ido actualizando progresivamente con hardware mejorado que proporciona al operador de la cosechadora una interfaz de usuario más intuitiva y facilita el acceso a los datos registrados. Estos monitores suelen denominarse pantallas, ya que su función principal es mostrar la información de rendimiento en un mapa espacial codificado por colores.
Variabilidad del monitor de rendimiento de grano
El monitor de rendimiento de grano es una excelente herramienta que proporciona a los productores una herramienta de evaluación eficaz a nivel de campo y explotación agrícola. La precisión del monitor de rendimiento es de aproximadamente 1-3% cuando está correctamente calibrado, pero esta precisión se basa en un promedio. [ 9 ] En cada pasada, la precisión disminuye significativamente con un rango de precisión de 0-10% de error en la mayoría de los estudios. [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] El promedio de múltiples cargas se mantiene dentro del 1-3% proyectado, pero las cargas individuales tienen una variabilidad mucho mayor. Estos errores están presentes debido a los problemas enumerados en la sección "Medición de flujo de masa basada en impacto" de esta página. Los efectos de la variabilidad de la carga individual limitan su capacidad para ser utilizado para comparaciones a menor escala, como comparaciones de parcelas de prueba. Las parcelas de prueba suelen ser franjas plantadas individualmente de un solo híbrido de cultivo aproximadamente del ancho del cabezal de la cosechadora. La cosecha de una parcela de prueba da como resultado una sola carga cosechada y una estimación del rendimiento para el único híbrido. Comparar un híbrido con otro basándose en cargas individuales puede ser difícil, ya que la carga es esencialmente una submuestra de una media mayor. [ 13 ]
Referencias
- 1 2 Patente estadounidense 5343761 , Allen Myers, "Método y aparato para medir el caudal másico de grano en cosechadoras", publicada el 6 de septiembre de 1994.
- 1 2 Shearer, SA; JP Fulton; SG McNeil; SF Higgins; TG Mueller (1999). "Elementos de agricultura de precisión: fundamentos de la instalación y operación de monitores de rendimiento". Servicio de Extensión Cooperativa de la Universidad de Kentucky.
{{cite journal}}: Para citar una revista se requiere|journal=( ayuda ) - ↑ "Historia de la tecnología Ag Leader" . Tecnología Ag Leader. Archivado del original el 25 de marzo de 2013. Consultado el 1 de abril de 2013 .
- 1 2 "Manual del operador de Ag Leader Integra". Ag Leader Technology. 2013.
- ↑ "Manual del operador de las cosechadoras S660, S670, S680 y S690". Deere & Company. 2012.
- ↑ Fulton, JP; CJ Sobolik; SA Shearer; SF Higgins; TF Burks (2009). "Sensor de flujo para monitorizar el rendimiento de los granos y mejorar la precisión en pendientes de campo variables simuladas". 25 (1). Ingeniería aplicada en agricultura: 15–21 .
{{cite journal}}: Para citar una revista se requiere|journal=( ayuda ) - 1 2 Reyns, P.; B. Missotten; H. Ramon; J. DE Baerdemaerker (2002). "Una revisión de los sensores de cosechadoras para la agricultura de precisión". Agricultura de precisión . 3 (2): 169– 182. doi : 10.1023/A:1013823603735 . S2CID 13460752 .
- ↑ Atherton, BC; MT Morgan; SA Shearer; TS Stombaugh; AD Ward (1999). "Agricultura específica del sitio: una perspectiva sobre las necesidades de información, los beneficios y las limitaciones". Sociedad para la Conservación del Suelo y el Agua . 54 (segundo trimestre): 455–461 .
- ↑ Ag Leader Technology. "Preguntas frecuentes sobre Yield Monitor" . Archivado del original el 10 de septiembre de 2011. Consultado el 1 de abril de 2013 .
- ↑ Al-Mahasneh, MA; TS Colvin (2000). "Verificación del rendimiento del monitor de rendimiento para la medición en movimiento del rendimiento con báscula electrónica a bordo". Transactions of the ASAE . 43 (4): 801– 807. doi : 10.13031/2013.2974 .
- ↑ Grisso, RD; PJ Jasa; MA Schroeder; JC Wilcox (2002). "Precisión del monitor de rendimiento: estudio de caso de la revista Successful Farming". Applied Engineering in Agriculture . 18 (2): 147– 151. doi : 10.13031/2013.7775 .
- ↑ Krill, TL (1995). "Eficacia del monitor de rendimiento AgLeader para la evaluación de datos de franjas varietales". Actas de la 3.ª Conferencia Internacional sobre Agricultura de Precisión : 819–825 .
- ↑ Taylor, Randal; J. Fulton; D. Mullenix; M. Darr; R. McNaull; L. Haag; S. Staggenborg (2011), "Uso de monitores de rendimiento para evaluar parcelas de prueba en fincas", Presentación en la reunión de la ASABE, Documento número: 1110690
Patente estadounidense 6899616 , David L. Murray, "Monitor y método de flujo de masa de grano", publicada el 31 de mayo de 2005, asignada a ACOO Corporation, Duluth, GA (EE. UU.).
Patente estadounidense 5686671 , FW Nelson; WF Smith y KR Hawk et al., "Sensor de flujo de masa de grano para una cosechadora agrícola", publicada el 11 de noviembre de 1997, asignada a Deere & Company, Moline, IL (EE. UU.).
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