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Determinación del costo energético de la cosecha de forrajes para el ganado vacuno en Cuba
Determination of the energy cost of forage harvesting for bovine livestock in Cuba
Ing. Roberto Ramos González, Ing. Maritza Cruz Sotomayor, Ing. Idaibel Navarro Rodríguez
Instituto de Investigaciones de Ingeniería Agrícola (IAgric), La Habana, Cuba.
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RESUMEN
La producción de pastos y forrajes en las empresas y entidades pecuarias constituye la base fundamental en la alimentación del ganado vacuno, tanto de producción de leche como de carne. Las cosechadoras de forrajes son el eslabón fundamental para garantizar el forraje fresco o conservado al ganado. Se realizó una investigación con las cosechadoras de forraje Fraga modelo P-150 y la SPKZ-160 con el objetivo de determinar los indicadores energéticos de cada una de ellas de forma comparativa. Para la formación de los conjuntos se utilizó como fuente energética el tractor YUMZ-6, determinándose la productividad de ambos conjuntos, y obteniéndose un valor de 0,48 ha/h y 0,33 ha/h para la cosechadoras Fraga P-150 y SPKZ-160, respectivamente. Se utilizó las metodologías propuestas por varios autores, para establecer el costo energético en MJ/h y por unidad de área trabajada (MJ/ha). Esta metodología determina el costo en MJ/h y costos por unidad de área trabajada (MJ/ha), adicionando la energía secuestrada en los materiales de construcción incluyendo la fabricación y transporte, combustible, lubricantes, reparaciones, mantenimientos, y la mano de obra necesaria para operar los equipos.
Palabras clave: pasto, máquinas agrícolas, silocosechadora.
ABSTRACT
The production of pasture and forage in the livestock entities constitute the fundamental basis in the feeding of the bovines for meat and milk. Forage harvesters are the fundamental mean to guarantee the fresh or conserved forage. The investigation was carried out with the harvesters Fraga P-150 and SPKZ-160 with the objective to carry out a comparative energetic evaluation using the tractor YUMZ-6. Was determined the productivity of both groups being obtained a value of 0.63 ha/h and 0.33 ha/h for the aggregates YUMZ-6 + Fraga P-150 and YUMZ-6 + SPKZ-160 respectively. Was used the methodologies proposed by several authors, to establish the energy cost in MJ/h and for unit of worked area (MJ/ha). This methodology determines the cost in MJ/h and costs for unit of worked area (MJ/ha), adding the energy kidnapped in the construction materials, and including the production and transport, fuel, lubricants, repair, maintenance, and the necessary manpower to operate the equipments.
Key words: pasture, agricultural machines, silage harvester.
INTRODUCCIÓN
]]> El aumento y concentración de áreas dedicadas a la producción de pastos para su empleo en la alimentación animal, con el propósito de mejorar los niveles de producción sobre bases sostenibles ecológica y económicamente es un esfuerzo para lograr la transformación de los ecosistemas ganaderos hacia modelos productivos que potencien los recursos humanos, materiales y naturales locales, con el empleo de bajos niveles de insumos y que conserven el medio físico-social.La mecanización del proceso de cosecha de forraje en el momento actual es deficiente, debido al deterioro de la maquinaria por falta de piezas y renovación. Por ello es muy importante introducir nuevas máquinas cosechadoras de forraje para la ganadería sobre la base de la determinación de los parámetros tecnológicos y de explotación, gastos energéticos y económicos.
La nueva maquinaria a introducir debe ajustarse a las condiciones de bajos insumos, basadas en una disminución de los gastos energéticos y buena calidad de la labor realizada con respecto a la tecnología existente conformada por el conjunto tractor YUMZ con la cosechadora de forraje SPKZ-160.
Los tractores y máquinas agrícolas, tienen un alto costo de adquisición y operación en términos monetarios (peso/h, peso/ha) y energético (MJ/h, MJ/ha). Varias investigaciones han establecido que el costo energético por concepto de combustible y máquinas representa un alto porcentaje del costo energético total de producción en la agricultura empresarial (FAO, 1990; Fluck, 1992; Hetz y Barrios, 1997).
El objetivo de esta investigación consistió en determinar los indicadores de calidad de trabajo y energéticos de la cosechadora de forraje FRAGA modelo P-150 (Figura 1) en las condiciones de la empresa pecuaria Genética del Este, de forma comparativa con la cosechadora de forraje SPKZ-160 utilizando las metodologías de pruebas establecidas.
MÉTODOS
La evaluación de las máquinas se desarrolló en las áreas forrajeras de la Empresa Pecuaria Genética del Este, situada en el municipio de Aguacate, Provincia Mayabeque, en la cosecha de King Grass. Se utilizó el tractor YUMZ-6 (Figura 2) como fuente energética para la formación de los conjuntos y se determinó la productividad promedio, quedando la tecnología como se muestra en la Tabla 1
Metodología para la determinación de los costos energéticos de los sistemas
]]> Se utilizó la metodología para establecer el costo energético de ejecución de la operación utilizada por Paneque et al. (2002), apoyada por los antecedentes presentados por ASAE (1993); FAO, (1990); Fluck, (1992), Stout (1990) y actualizada por Paneque et al. (2009). Esta metodología automatizada por De las Cuevas et al. ( 2009), determina el costo en MJ/h adicionando la energía secuestrada en los materiales de construcción incluyendo la fabricación y transporte, combustible, lubricantes por litros, reparaciones por mantenimientos, y la mano de obra necesaria para operar los equipos. (1)
donde:
Estotal - costos energéticos totales horarios de la operación agrícola mecanizada, MJ/h;
Esmat -energía secuestrada en los materiales, fabricación, y transporte, MJ/h;
Esc - energía correspondiente al combustible utilizado, MJ/h;
Esfl -energía correspondiente a los lubricantes/filtros, MJ/h;
Esmr -energía correspondiente a mantenimiento/reparación, MJ/h;
Essfw -energía correspondiente a mano de obra, MJ/h;
]]> La energía secuestrada en los materiales para la construcción del tractor y su apero Esmat, y depende de la masa del agregado, la equivalencia energética de su peso y la vida útil de cada uno de ellos, como se muestra en (2).
(2)
donde:
Gtt, Gta-masa del tractor y el apero (masa del agregado), kg;
Eequivtractor-equivalencia energética del peso del tractor, MJ/kg;
Eequivapero-equivalencia energética del peso del apero, MJ/kg;
Vutractor, Vuapero-vida útil del tractor y el apero (vida útil del agregado), h.
Para expresar Esmat en MJ/ha, se divide la energía secuestrada de los materiales por la productividad horaria según la ecuación (3)
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(3)
La energía secuestrada por el combustible Es c se determina como se muestra en (4), sobre la base del consumo de combustible por maquinaria, la energía específica del combustible, así como por el nivel de carga del motor.
(4)
donde:
gtc -consumo total de combustible para una hectárea de tierra en la labor, L/ha;
Ec -energía especifica del combustible, MJ/L;
Cmotor -nivel de carga del motor (se encuentra en un rango entre 0,85-0,90; un nivel de carga equivalente a 0,85).
La energía secuestrada correspondiente a los filtros y lubricantes de la maquinaria Es fl se determina una fracción de la energía secuestrada en el combustible Esc :
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(5)
La energía secuestrada en los mantenimientos y reparaciones. Para la determinación de la energía secuestrada en mantenimientos y reparaciones de la maquinaria Esmr, se emplea básicamente la energía secuestrada en la masa de la maquinaria:
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La energía secuestrada por la fuerza de trabajo del operador Es fh se calcula (ver (7)), sobre la base de la energía secuestrada del hombre por hora de trabajo, el número de hombres y la productividad horaria:
(7)
donde:
Esh-energía secuestrada del hombre por hora de trabajo, MJ/h;
nh-número de hombres que laboran en el agregado;
Wh-productividad horaria del agregado, ha/h.
La energía correspondiente al combustible utilizado se calculó con el estándar propuesto por ASAE (1993), apoyados por Hetz y Barrios (1997)según la expresión (8):
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(8)
donde:
Ec-energía correspondiente al combustible, MJ/h;
Ce-consumo especifico de combustible, L/kWh;
Pa.t.f.-potencia al eje toma de fuerza, kW;
Cmotor-nivel de carga del motor (0,1-0.4 faenas livianas; 0,4-0,7 faenas moderadas; 0,7-1 faenas pesadas)
Ee-energía especifica del combustible, MJ/L (Tabla 2).
La energía correspondiente a lubricantes por filtros y reparaciones por mantenimientos se calculó según lo propuesto por Fluck (1992), como 5% de la energía del combustible y la energía correspondiente a materiales por fabricación es el 129% de la energía secuestrada, respectivamente. El costo energético de la mano de obra se estableció según lo propuesto por Fluck (1992). Estos costos energéticos expresados en MJ/h se fueron transformados en MJ/ha utilizando la capacidad efectiva de trabajo de las máquinas (Ibáñez y Villar, 1994) usando la ecuación (9):
(9)
donde:
]]> Wh - productividad de la máquina, ha/h;Cw -coeficiente de conversión. Si V está dado en km/h, Cw =0,1; si V está dado en m/s, Cw=0,36;
B -ancho de trabajo, m;
V - velocidad de trabajo, km/h;
t -coeficiente de aprovechamiento del tiempo de turno.
En la Tabla 2 se dan las equivalencias energéticas de los insumos en la labor.
Nota: La mención de marcas comerciales de equipos, instrumentos o materiales específicos obedece a propósitos de identificación, no existiendo ningún compromiso promocional con relación a los mismos, ni por los autores ni por el editor.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
]]> Descripción técnica de la máquinaLa cosechadora de forrajes FRAGA modelo P-150 (Figura 1) está destinada para cosechar forrajes en corte directo de pradera, sorgo y otras plantas sembradas en hileras para alimentos del ganado vacuno. El sistema de corte de esta cosechadora es por impacto con eje de rotación vertical con dos cuchillas tipo chapeadora CH-60. El sistema de repique que posee esta máquina es un tambor con 8 cuchillas rectas dispuestas en forma de V.
En las Tablas 3 y 4 se puede apreciar las características técnicas de la cosechadora y de la fuente energética respectivamente.
Analizando los resultados de la calidad de trabajo de las cosechadoras se puede plantear que la longitud de corte lograda por ambas máquinas es similar. La masa cosechada se recomienda para su uso como forraje fresco porque las hojas de las hierbas cosechadas resultan muy golpeadas presentando una pérdida de proteína muy alta si no se consumen con rapidez. Aunque no se cuantificaron las pérdidas por las hierbas dejadas sin cortar en el campo, estas son significativas, al no levantar y cortar la hierba ligeramente encamada.
En las Tablas 5 y 6 aparecen las características de las parcelas y el cultivo respectivamente. Se pueden apreciar las condiciones de la parcela con relieve adecuado para el cultivo y sin obstrucción por piedras u otros obstáculos.
En la Tabla 7 se muestran los resultados obtenidos de la evaluación de la calidad de trabajo con ambas cosechadoras
Los resultados de la evaluación energética aparecen en la Tabla 8.
Evaluación energética
En la Tabla 8 se expresa el costo energético obtenido de los elementos que intervienen en la labor de cosecha de forraje. Los costos de la energía secuestrada de la fuerza de trabajo Esfw con el empleo del conjunto formado por la Fraga P-150 muestran una disminución en un 31,35% con respecto al conjunto formado con la SPKZ , debido a la productividad obtenida de 0,48 ha/h para la cosechadora Fraga P-150 y de 0,33 ha/h para la SPKZ , el tiempo total para cosechar una hectárea es de 2 horas y 3 horas respectivamente.
]]> El costo energético en combustible con el empleo de la cosechadora FRAGA representa un 74,54% de los costos totales. El consumo de combustible del nuevo agregado fue de 1,3 kg/t lo que se considera no satisfactorio al ser muy alto. Para que este indicador se considere satisfactorio debe oscilar entre 0,63-0,90 kg/t.Como se puede apreciar en la tabla, el costo energético en materiales, mantenimientos y reparaciones, filtros y lubricantes en MJ/ha con el empleo de la nueva cosechadora son menores que con la utilización de la SPKZ respectivamente.
La energía secuestrada total con el empleo de la nueva cosechadora es menor al empleo de la SPKZ, la primera es de 678 MJ/ha, representando un 89,7% de la segunda.
CONCLUSIONES
• La energía secuestrada total con el empleo de la cosechadora de forraje Fraga P-150 en la labor de cosecha tiene un valor de 678,27 MJ/ha, mientras que con el empleo de la SPKZ tiene un valor de 755,18 MJ/ha.
• Los costos de la energía secuestrada de la fuerza de trabajo E sfw con el empleo del conjunto formado por la Fraga P-150 muestran una disminución en un 31,35% con respecto al conjunto formado con la SPKZ.
• La productividad obtenida fue de 0,48 ha/h para la cosechadora Fraga P-150 y de 0,33 ha/h para la SPKZ.
• El costo energético en combustible con el empleo de la nueva cosechadora representa un 74,54% de del costo total.
• El costo energético en materiales, mantenimientos y reparaciones, filtros y lubricantes en MJ/ha con el empleo de la nueva cosechadora es menor con el empleo de la nueva cosechadora que con la utilización de la SPKZ.
]]>REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. AMERICAN SOCIETY OF AGRICULTURAL ENGINEERS-(ASAE): Agricultural Engineers Yearbook, Arg. Mach. Mgt. Data: EP391and D230.3. USA, St. Joseph, 1993.
2. DE LAS CUEVAS, H.R.; T. RODRÍGUEZ; P. PANEQUE y M.I. HERRERA : Software para la determinación de los costos energéticos y de explotación de las máquinas agrícolas, Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 18(2): 78-84, 2009.
3. IBAÑEZ, C.M. y G. S. VILLAR: Justificación económica del uso de la maquinaria agrícola, pp. 27-43, Universidad de Concepción, Chillan, Chile, 1994.
4. PANEQUE, R. P.; A. MIRANDA; M. SUÁREZ y N. ABRAHAM: Costos energéticos y de explotación del cultivo del arroz en fangueo directo, Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 18(2): 7-11, 2009.
5. PANEQUE, P; H. C. FERNÁNDEZ y A. D. DE OLIVEIRA: Comparación de cuatro sistemas de labranza/siembra con relación a su costo energético, Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 11(2): 1-6 , 2002.
6. FAO. Energy consumption and input output relation in field operation, CNRE study No. 3, Rome, Italy, 1990.
7. FLUCK, R.: Energy for farm production, 287pp, Vol. 6 of Energy for World Agriculture, (Ed): Elsevier, Amsterdam, 1992.
8. HETZ, E.; A. BARRIOS: Reducción del costo energético de labranza/siembra utilizando sistemas conservacionistas en Chile, Chillan, Chile, Agro-Ciencia, 13(1): 41-47, 1997.
9. STOUT, B.: Handbook of energy for world agriculture, 504pp., Elsevier, Amsterdam, 1990.
]]>Recibido: 22 de febrero de 2010.
Aprobado: 10 dediciembre de 2010.
Roberto Ramos González. Investigador Agregado, Instituto de Investigaciones de Ingeniería Agrícola (IAgric), Carretera de Fontanar, km. 2½, Reparto Abel Santamaría, Boyeros, La Habana, Cuba. Correo electrónico: manuel@iagric.cu
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