PROPUESTA DE DISEÑO DE UNA SURCADORA AGRÍCOLA ADAPTADA AL MOTOCULTOR CHANGFA CF 151, PARA MEJORAR LAS TAREAS AGRÍCOLAS DE SURCADO EN LA COMUNIDAD DE SAN JUAN, PROVINCIA DE YAMPARÁEZ

CAPITULO I 1 INTRODUCCIÓN 1 1.1 ANTECEDENTES 2 1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 3 1.2.1 Formulación del problema 4 1.3 JUSTIFICACIÓN 4 1.3.1 Justificación económica 5 1.3.2 Justificación técnica 5 1.3.3 Justificación social 5 1.4 METODOLOGÍA 6 1.4.1 Métodos 6 1.4.1.1 Identificación de requisitos 6 1.4.1.2 Análisis del motocultor 7 1.4.1.3 Análisis de la tecnología 7 1.4.1.4 Diseño y modelado 7 1.4.1.5 Análisis de elementos finitos (FEA) 7 1.4.1.6 Análisis de factibilidad técnica y económica 7 1.4.2 Técnicas e instrumentos 8 1.4.2.1 Software de diseño CAD 8 1.4.2.2 Software para evaluación de costos: Excel 8 1.5 OBJETIVOS 8 1.5.1 Objetivo general 8 1.5.2 Objetivos específicos 8 CAPITULO II 10 DESARROLLO 10 2.1 MARCO CONTEXTUAL 10 2.1.1 Clima y suelo 12 2.1.2 Entrevistas y consultas con los agricultores de San Juan 12 2.1.2.1 Determinación de las necesidades 13 2.1.3 Características principales del motocultor Changfa CF 151 13 2.1.3.1 Especificaciones técnicas del motocultor Changfa CF 151 14 2.1.3.2 Partes principales del motocultor Changfa CF 151 14 2.1.3.3 Sistema de enganche 15 2.2 MARCO TEÓRICO 15 2.2.1 Aspectos fundamentales de la preparación del suelo 15 vi 2.2.2 Efecto de los aperos surcadores en el suelo .......................................................................................................................... 16 2.2.2.1 Fisuración ................................................................................................................................................................................................................................ 16 2.2.2.2 Corte ................................................................................................................................................................................................................................................ 16 2.2.2.3 Impacto ........................................................................................................................................................................................................................................ 16 2.2.2.4 Volteo .............................................................................................................................................................................................................................................. 16 2.2.3 Tipos de implementos de labranza vertical................................................................................................................................ 17 2.2.3.1 Arado de vertedera .................................................................................................................................................................................................... 17 2.2.3.2 Arado de cohecho ...................................................................................................................................................................................................... 17 2.2.3.3 Arado de cincel ................................................................................................................................................................................................................ 18 2.2.3.4 Arado subsolador ........................................................................................................................................................................................................ 18 2.2.3.5 Arado cultivador .............................................................................................................................................................................................................. 19 2.2.3.6 Arado surcador ................................................................................................................................................................................................................ 20 2.2.4 Surcado del suelo agrícola .................................................................................................................................................................................. 21 2.2.5 Tipos de surcadores agrícolas para motocultores .......................................................................................................... 21 2.2.5.1 Surcador de reja ............................................................................................................................................................................................................ 21 2.2.5.2 Surcador de disco ...................................................................................................................................................................................................... 22 2.2.6 Materiales para la construcción de herramientas agrícolas ............................................................................ 23 2.2.6.1 Acero al carbono estructural ASTM A36 .................................................................................................................................. 23 2.3 INFORMACIÓN Y DATOS OBTENIDOS ............................................................................................................................................ 24 2.3.1 Identificación de requisitos para la surcadora ...................................................................................................................... 24 2.3.1.1 Facilidad de ajuste .................................................................................................................................................................................................... 24 2.3.1.2 Resistencia estructural ........................................................................................................................................................................................ 24 2.3.1.3 Facilidad de operación ........................................................................................................................................................................................ 25 2.3.1.4 Capacidad .............................................................................................................................................................................................................................. 25 2.3.1.5 Mantenimiento sencillo ........................................................................................................................................................................................ 25 2.4 ANÁLISIS Y DISCUSIÓN ............................................................................................................................................................................................ 25 2.4.1 Análisis de la tecnología .......................................................................................................................................................................................... 25 2.4.2 Análisis comparativo ...................................................................................................................................................................................................... 25 2.4.2.1 Propuesta tecnológica 1 .................................................................................................................................................................................... 26 2.4.2.2 Propuesta tecnológica 2 .................................................................................................................................................................................... 27 2.4.2.3 Matriz de ventajas y desventajas de propuestas ...................................................................................................... 27 2.4.2.4 Selección de la mejor propuesta tecnológica .................................................................................................................. 27 2.5 CONSIDERACIONES DE DISEÑO ............................................................................................................................................................ 28 2.5.1 Elementos del equipo .................................................................................................................................................................................................. 29 2.5.1.1 Bastidor........................................................................................................................................................................................................................................ 29 2.5.1.2 Sistema de enganche .......................................................................................................................................................................................... 29 2.5.1.3 Sistema de ajuste ........................................................................................................................................................................................................ 29 vii 2.5.1.4 Cuadro de ajuste .......................................................................................................................................................................................................... 30 2.5.1.5 Reja .................................................................................................................................................................................................................................................. 30 2.5.1.6 Vertederas .............................................................................................................................................................................................................................. 30 2.5.1.7 Cuchilla ........................................................................................................................................................................................................................................ 30 2.5.1.8 Accesorios de anclaje y regulación de las vertederas........................................................................................ 31 2.5.2 Potencia requerida por un componente surcador .......................................................................................................... 31 2.5.3 Perdidas de potencia en máquinas agrícolas ........................................................................................................................ 31 2.5.4 Determinación de parámetros de diseño ...................................................................................................................................... 32 2.5.4.1 Número de surcadores ........................................................................................................................................................................................ 32 2.5.4.2 Selección del tipo de material a utilizar .................................................................................................................................... 33 2.5.4.3 Dimensiones y especificaciones del bastidor .................................................................................................................. 33 2.5.4.4 Longitud y espesor de la cuchilla, vertederas, reja ................................................................................................ 34 2.5.4.5 Velocidad de trabajo ................................................................................................................................................................................................ 34 CAPITULO III .............................................................................................................................................................................................................................................. 35 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................................................................................................ 35 3.1 CONCLUSIONES .................................................................................................................................................................................................................... 35 3.2 RECOMENDACIONES .................................................................................................................................................................................................. 36 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................................................................................................................................ 37 viii ÍNDICE DE TABLAS Tabla 2-1: Especificaciones técnicas del motocultor CF 151 .......................................................................................... 14 Tabla 2-2: Matriz morfológica ............................................................................................................................................................................................ 26 Tabla 2-3: Ventajas y desventajas de alternativas ............................................................................................................................ 27 Tabla 2-4: Análisis y selección de propuestas tecnológicas .............................................................................................. 28 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 2-1: Mapa político del departamento de Chuquisaca ............................................................................................ 10 Figura 2-2: Coordenadas geográficas de la comunidad de San Juan ................................................................11 Figura 2-3: Motocultor marca Changfa CF 151 .................................................................................................................................... 13 Figura 2-4: Partes principales del motocultor Changfa CF 151 .................................................................................. 14 Figura 2-5: Sistema de enganche del motocultor Changfa CF 151 ...................................................................... 15 Figura 2-6: Arado de vertedera ...................................................................................................................................................................................... 17 Figura 2-7: Arado de cohecho .......................................................................................................................................................................................... 18 Figura 2-8: Arado de cincel .................................................................................................................................................................................................. 18 Figura 2-9: Arado subsolador ............................................................................................................................................................................................ 19 Figura 2-10: Arado cultivador ............................................................................................................................................................................................ 19 Figura 2-11: Surcador agrícola ........................................................................................................................................................................................ 20 Figura 2-12: Surcador de reja ajustable ............................................................................................................................................................ 22 Figura 2-13: Surcador de disco ...................................................................................................................................................................................... 23 LISTA DE ANEXOS ANEXO A: SIMULACIÓN DE LA SURCADORA AGRÍCOLA .......................................................................................... 42 ANEXO B: CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LA SURCADORA .................................................................. 51 ANEXO C: PLANOS DE DISEÑO DE LA SURCADORA ...................................................................................................... 52 ANEXO D: COSTOS DE FABRICACIÓN ...................................................................................................................................................... 53 ANEXO E: EVALUACIÓN ECONÓMICA ........................................................................................................................................................ 56 ANEXO F: INFORMACIÓN ÚTIL PARA EL PROCESO DE DISEÑO ................................................................ 57

El presente trabajo tiene como objetivo realizar una propuesta de diseño de una surcadora agrícola adaptada al motocultor Changfa CF 151, para mejorar las tareas agrícolas de surcado en la comunidad de San Juan de la provincia de Yamparaez. Para lograr este objetivo, se empleó tres enfoques metodológicos principales: investigación metódica, investigación aplicada, e investigación y exposición descriptiva. El proceso comenzó con la identificación de los requisitos funcionales y técnicos necesarios para el diseño de la surcadora. Se realizó un análisis de las tecnologías existentes para el surcado de la tierra, con el propósito de fundamentar el proceso de diseño de la herramienta. Posteriormente, se procedió a diseñar cada componente de la surcadora utilizando el software de diseño Inventor. Además, se llevó a cabo una simulación mediante el Análisis de Elementos Finitos (FEA), asegurando la resistencia estructural del equipo. Para verificar la viabilidad de la surcadora, se realizó un análisis comparativo con herramientas similares disponibles en el mercado. Este análisis demostró que el diseño propuesto es más rentable que las opciones disponibles en el mercado. Además, es importante destacar que, como parte del proceso, se elaboraron los planos de diseño, los cuales son fundamentales para la fabricación e implementación de la herramienta.