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ESTUDIO DE LAS CÁMARAS DE LIMPIEZA DE LAS COSECHADORAS CAÑERAS.
TIPO KTP POR IMPULSIÓN (1ª parte)
The cleanliness chambers of the combine-harvesters for sugar plantation type KTP for drive

1. Introducción
2. Materiales Y Métodos

3. Resultados Y Discusión
4. Conclusiones
5. Recomendación
6. Bibliografía

 
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1. INTRODUCCIÓN

Según Corona (10) para la mecanización de la cosecha de la caña, el país dispone de un parque cercano a 4 200 cosechadoras, mayormente KTP-1 y KTP-2 de fabricación nacional, existen además un parque poco representativo de máquinas importadas TOFT 6000 y CLAAS-2000. Esto hace que Cuba sea uno de los países que más alto nivel tiene en la mecanización de la cosecha cañera. Posee su propia fábrica de cosechadoras, que antes del período especial fabricaba más de 600 máquinas anuales y reinició su producción el pasado año con un plan de 250 KTP-2 M, cifra que continua siendo la mayor entre los productores de estas máquinas en el mundo. 

Se considera que todavía existe posibilidades potenciales de mejorar los índices de calidad de trabajo de las combinadas para las condiciones más severas que exigen las demás labores de la producción azucarera. Por lo tanto es necesario continuar las investigaciones iniciadas en esta dirección, ampliar los estudios a otros parámetros que ejercen influencia en el proceso de separación, como por ejemplo:

- velocidad del flujo de aire .
- velocidad de entrega del material.
- velocidad del transportador alimentador.
- ángulo de inclinación respecto a la horizontal de la ventana de succión del ventilador.
- ángulo de inclinación respecto a la horizontal del transportador de entrega.
- distancia vertical y horizontal entre el ventilador y el transportador de entrega.

Y otros.




Sin embargo en los últimos 10 años se reportan un gran numero de investigaciones dirigidas al perfeccionamiento de las cámaras de limpieza de los centros de beneficio cañeros llevadas a cabo por Martínez (14) las cuales pueden ser extrapoladas al caso de las cámaras de limpieza del tipo semejante a las utilizadas en las cosechadoras cañeras mas generalizadas en Cuba. 

Las cámaras neumáticas de limpieza de las cosechadoras cañeras utilizadas en Cuba se caracterizan por poseer un flujo de aire inclinado - horizontal por impulsión utilizando ventiladores diametrales con alimentación a favor del material a procesar, existiendo algunos casos aislados de cámaras que utilizan el principio de limpieza a contra - flujo en corrientes de aire verticales (prototipos CCA-3, KTP-4000), en las cuales se utilizan ventiladores axiales trabajando por succión. 

Por otra parte las cosechadoras cañeras de procedencia extranjera (CLASS, TOFT, CASE, AUSTOFT) se caracterizan por poseer sistemas de limpieza por succión, Aunque también aplican sistemas combinados de impulsión y succión.

En el presente trabajo se presentan los resultados de investigaciones teóricas y experimentales, dirigidas a mejorar el funcionamiento de las cámaras de limpieza de las cosechadoras de caña de azúcar tipo KTP por impulsión, a partir de las posibles vías a utilizar para lograr el aumento de los indicadores de eficiencia de la limpieza, así como fundamentando los métodos para lograr la disminución de las perdidas de caña por expulsión en los ventiladores. A continuación se expone el objetivo del presente trabajo.

Objetivo:

Brindar soluciones que permitan, a través de la introducción de mejoras en el diseño de las cámaras neumáticas de las cosechadoras cañera el aumento de la eficiencia de la limpieza y la reducción de las perdidas de caña por ventiladores en esta actividad.

Para garantizar este objetivo se desarrollarán las siguientes tareas:

1- Determinación de los principales parámetros de trabajo de las cámaras de limpieza en cosechadoras cañeras.
2- Aplicar un modelo matemático racional que permita la obtención de criterios para el diseño de cámaras de limpieza del tipo semejante a las utilizadas en las cosechadoras cañeras (KTP) por impulsión.
3. Fundamentar la posibilidad de utilizar las técnicas de simulación por computación en el estudio de las cámaras de limpiezas de las cosechadoras cañeras tipo KTP por impulsión;
4. Introducir mejoras en el diseño de las cámaras de limpieza de las cosechadoras cañeras tipo KTP por impulsión y evaluar experimentalmente su efectividad mediante las técnicas de simulación por computación.

2. MATERIALES Y MÉTODOS

El trabajo parte de datos de campo obtenido en el CAI "Carlos Caraballo" referidos a la eficiencia de la limpieza y las perdidas de caña por cosecha en un grupo de combinadas cañeras tipo KTP-1(4) y KTP-2 (13). Para lo anterior se utilizaron las metodologías existentes para estos fines por parte de un estudiante en trabajo diploma. Este trabajo toma como antecedentes los trabajos consultados en la bibliografía, así como en particular el referido por Martínez (14). Sobre la base del mismo se han continuado las investigaciones por parte de Gómez (11).

La posibilidad de calcular la trayectoria de partículas sometidas a la acción de una corriente de aire inclinada - horizontal reviste gran importancia durante el diseño y selección de los parámetros de las cámaras de limpieza y separación neumática de productos agrícolas y en particular de las cámaras de limpieza de caña de azúcar en cosechadoras. Este aspecto fue objeto de estudio por parte de Martínez (14) y tomado como referencia en este trabajo. Con estos antecedentes se procedió de la siguiente forma:

Se utilizo un diseño factorial del tipo.

donde:

· 2- unidades experimentales seleccionadas:
· k- variables objeto de estudio.

Como unidades experimentales se seleccionaron 2 cosechadoras (1 KTP-1 y 1 KTP-2) de un parque de 4 KTP-1 y 13 KTP-2 existentes en el complejo Agroindustrial "Carlos Caraballo", Villa Clara. Como variables fueron tomados parámetros geométricos y parámetros cinemáticos tales como:

Parámetros cinemáticos monitoriados:

· ao- velocidad del aire ventilador (m/s).
· bo- velocidad del transportador alimentador (m/s).
· co- velocidad de gravitación de los componentes objetos de evaluación (tallos, cogollos y hojas de caña de azúcar), m/s.

Parámetros geométricos medidos:

o do- ángulo de inclinación del ventilador con respecto a la horizontal (grados).
eo- ángulo de inclinación del transportador alimentador con respecto a la horizontal (grados).
fo- distancia de referencia entre un plano determinado y la zona de impacto de la masa de cañas con el chorro de aire (m).
go- longitud total de la cámara de limpieza (m).
ho- ancho de la cámara de limpieza (m).

Este procedimiento se repite en el segundo escalón de limpieza. Una vez diseñada la investigación, y teniendo en cuenta los parámetros geométricos y cinemáticos definidos con anterioridad se procedió a tomar los parámetros dados por el fabricante y utilizar un software de simulación por computadoras creados por los autores para evaluar el modelo teórico de cálculo, el cual describe las trayectorias de los componentes de la masa de caña en una cámara tipo KTP por impulsión. Los parámetros evaluados en ambas maquinas para el escalón de limpieza primario y secundario fueron :

Escalón de limpieza primario. Ver tabla No.1

Tab.1- Escalón de limpieza primario.

Cosechadora KTP-1

Cosechadora KTP-2

ao- 24 m/s

ao- 25 m/s

bo-1.38 m/s

bo- 1.38 m/s

co-tallos- 24 , cogollos 16 y hojas 2 m/s

co-tallos- 24 , cogollos 16 y hojas 2 m/s

do- 40 grados

do-40 grados

eo- 40 grados

eo- 40 grados

fo- 1.30 m

fo- 1.30 m

go-5.4 m

go-5.4 m

ho- 1 m

ho- 1 m

Escalón de limpieza secundario. Ver tabla No.2.

Tab.2- Escalón de limpieza secundario.

Cosechadora KTP-1

Cosechadora KTP-2

ao- 20 m/s

ao- 21 m/s

bo- 1.05 m/s

bo- 1.05 m/s

co-tallos- 24 , cogollos 16 y hojas 2 m/s

co-tallos- 24 , cogollos 16 y hojas 2 m/s

do- 40 grados

do- 40 grados

eo- 40 grados

eo- 40 grados

fo- 0.95 m

fo- 0.95 m

go- 5.4 m

go- 5.4 m

ho- 1 m

ho- 1 m

A continuación pasamos a describir los resultados obtenidos.


 

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