Accionamiento del ventilador soplador de ensilaje: Lanzamiento del forraje al silo
Los silos de torre (estructuras verticales de hormigón o acero revestido de vidrio de 6 a 25 metros de altura) se llenan soplando forraje picado hacia arriba a través de un tubo de llenado mediante un ventilador centrífugo accionado por la toma de fuerza. El ventilador debe generar una velocidad de aire suficiente (de 30 a 45 m/s en el tubo de llenado) para suspender y transportar las partículas de forraje picado —que varían en densidad de 100 kg/m³ (hierba seca) a 350 kg/m³ (ensilado de maíz húmedo)— desde el nivel del suelo hasta la parte superior del silo contra la gravedad. El ventilador funciona a 1500 a 3000 RPM dependiendo de la altura del silo y la densidad del forraje, lo que requiere una caja de engranajes de la toma de fuerza Incremento de velocidad de 1:2,8 a 1:5,5 a partir de una entrada de 540 RPM. Esto sitúa la caja de engranajes del soplador en el mismo rango de relación que los accionamientos de las bombas centrífugas de los pulverizadores de barra, pero con una potencia continua sustancialmente mayor (de 30 a 80 HP para un soplador frente a 15 a 40 HP para la mayoría de las bombas de pulverización) y para períodos de funcionamiento ininterrumpidos más prolongados (de 8 a 14 horas al día durante la temporada de elaboración de ensilaje de 2 a 6 semanas).
El ventilador soplador maneja material de cultivo húmedo y ácido que es mucho más agresivo que el aire o el agua limpia. El forraje picado con un contenido de materia seca del 30 al 40 por ciento (60 al 70 por ciento de humedad) libera jugo vegetal que es ligeramente ácido (pH 5.5 a 6.5 para forraje fresco, bajando a pH 3.5 a 4.5 cuando comienza la fermentación) y contiene ácidos orgánicos (láctico, acético y butírico) que corroen las superficies de acero estándar y degradan los sellos de eje NBR estándar. Las partículas de forraje húmedo también impactan las aspas y la carcasa del ventilador a alta velocidad, causando un desgaste abrasivo que aumenta con la velocidad de avance. El soplador caja de engranajes del equipo de ensilaje Debe estar sellado contra la niebla ácida que satura el aire alrededor de la entrada del ventilador; los sellos de eje de FKM y las carcasas con recubrimiento de polvo epoxi son la especificación mínima para este entorno químicamente hostil.
Unidades de desfaceado y facetado: Gestión precisa del frente del ensilaje
Una desbrozadora de ensilaje (también llamada cortadora de caras o cortadora de bloques) retira el ensilaje de la cara expuesta de un búnker o silo de abrazaderas, cortando una capa fina y uniforme a lo largo de todo el ancho de la cara. El mecanismo de corte suele ser un tambor giratorio (de 400 a 600 mm de diámetro) equipado con cuchillas de acero endurecido o un conjunto de cadena y martillos, que funciona a 400 a 800 RPM. El tambor barre la cara sobre un bastidor transversal accionado hidráulica o mecánicamente, eliminando de 50 a 150 mm de profundidad por pasada. La caja de engranajes que acciona el tambor de corte requiere una relación cercana a 1:1 de una toma de fuerza (PTO) de 540 RPM (que produce una velocidad del tambor de 400 a 540 RPM) o un modesto aumento de la relación a 1:1,5 para configuraciones de cadena y martillos de mayor velocidad que operan a 800 RPM.
La calidad de la superficie de corte afecta directamente la estabilidad del ensilaje. Una superficie lisa, limpia y uniformemente cortada minimiza la superficie expuesta por donde el oxígeno puede penetrar en la masa de ensilaje, limitando el deterioro aeróbico a una capa delgada (de 10 a 20 mm) en la superficie que se elimina en cada alimentación. Una superficie rugosa, desgarrada o alterada (producida por una pala cargadora, que es la alternativa a una desbrozadora específica) permite que el oxígeno penetre de 100 a 300 mm en la masa de ensilaje, creando una zona de deterioro profunda que desperdicia de 5 a 15 por ciento de la materia seca disponible. La caja de engranajes de la toma de fuerza que acciona el tambor desbrozador debe proporcionar una velocidad de salida suave y estable para producir este corte limpio; la fluctuación de la velocidad hace que las cuchillas de corte vibren contra la superficie del ensilaje, desgarrando en lugar de cortar el material. Para obtener información sobre cómo el equipo de picado y procesamiento de forraje anterior interactúa con el sistema de almacenamiento de ensilaje, consulte nuestra guía de ingeniería sobre Caja de engranajes de la cosechadora de forraje aplicaciones.
La operación invernal añade un desafío al ensilaje congelado. En climas fríos (norte de Europa, Canadá, norte de EE. UU.), la superficie expuesta del ensilaje se congela a profundidades de 50 a 200 mm durante las noches con temperaturas de -10 a -20 grados Celsius. Cortar ensilaje congelado requiere de 3 a 5 veces más torque que cortar material no congelado a la misma velocidad del tambor, un aumento repentino de carga que la caja de engranajes debe absorber sin detenerse ni dañar los dientes de los engranajes. caja de engranajes del equipo de ensilaje Para aplicaciones de desfiguración en climas fríos, la herramienta debe estar clasificada para el par máximo en material congelado (no solo para el par continuo en material no congelado), y el embrague deslizante en la transmisión de la toma de fuerza debe estar calibrado para liberarse entre 2,0 y 2,5 veces el par continuo nominal, en lugar de las 1,5 veces típicas para aplicaciones en climas templados.
Caja de engranajes mezcladora TMR: Reducción de velocidad extrema para accionamiento del sinfín
Las mezcladoras de ración total mezclada (TMR) combinan ensilaje con concentrados, minerales y otros ingredientes para formar una ración uniforme que se distribuye a los comederos. Los sinfines mezcladores (tornillos helicoidales verticales en las mezcladoras verticales, paletas horizontales o conjuntos de sinfines en las mezcladoras horizontales) giran a entre 15 y 40 RPM, una de las velocidades de salida más bajas de cualquier caja de engranajes agrícola accionada por la toma de fuerza (PTO). Con una entrada de PTO de 540 RPM, esto requiere una relación de reducción de velocidad de 1:13,5 a 1:36, una relación extrema que no se puede lograr con un diseño convencional de una o dos etapas cónicas y helicoidales, y que requiere trenes de engranajes planetarios multietapa, reductores de engranajes helicoidales o una combinación de etapas de entrada cónicas con etapas de salida planetarias.
El par motor a la salida del sinfín es, en consecuencia, extremo. Una entrada de toma de fuerza (TDF) de 60 HP a 540 RPM produce un par de entrada de 795 Nm. Con una relación de reducción de 1:27 (que produce una salida de 20 RPM), el par de salida es de 795 × 27 × 0,92 (considerando una eficiencia de la caja de engranajes del 92 %) = aproximadamente 19 700 Nm, lo que equivale a casi 20 000 Nm de par continuo en el eje del sinfín. Este nivel de par exige diámetros de eje de salida de 100 a 150 mm, módulos de engranajes planetarios de 6 a 10 mm y estructuras de carcasa capaces de soportar la carga de par completa sin desalinear los cojinetes. Las cajas de engranajes de las mezcladoras TMR son las más pesadas y las que presentan mayores exigencias estructurales. caja de cambios agrícola Aplicación en explotaciones ganaderas: una sola caja de engranajes mezcladora de tornillo sin fin vertical puede pesar entre 150 y 350 kg.
Las cajas de engranajes de las mezcladoras TMR funcionan diariamente, durante todo el año (365 días al año, de 1 a 3 horas diarias), acumulando entre 400 y más de 1000 horas de funcionamiento anuales. Este funcionamiento continuo a niveles de par extremos hace que la fatiga de los rodamientos sea el factor limitante de su vida útil. Los rodamientos planetarios (que transmiten el par de salida total distribuido entre 3 y 5 engranajes planetarios) experimentan la mayor carga de fatiga acumulada de cualquier posición de rodamiento en la caja de engranajes. Los rodamientos de rodillos cónicos precargados con una vida útil de fatiga L10, calculada para más de 15 000 horas (de 15 a 20 años de uso diario), son la especificación estándar para las cajas de engranajes de mezcladoras TMR de calidad; la vida útil real depende en gran medida de la disciplina en el cambio de aceite y del hábito constante del operador de evitar cuidadosamente las cargas de choque en la mezcladora al verter grandes lotes de alimento sobre un sinfín estacionario.
Equipo de accionamiento de la envolvedora de pacas y de carga de ensilaje
El ensilado en balas —balas redondas o cuadradas envueltas en film plástico estirable— es una alternativa cada vez más común al almacenamiento en búnkeres o torres, especialmente en pequeñas explotaciones ganaderas y para forrajes especializados de alto valor (alfalfa, cereales de planta entera, grano prensado). La envolvedora de balas utiliza un brazo de envoltura accionado por la toma de fuerza que gira alrededor de la bala a entre 20 y 40 RPM, aplicando de 4 a 6 capas de film plástico bajo tensión controlada. La caja de engranajes que acciona el brazo de envoltura requiere una reducción de velocidad sustancial (de 1:13,5 a 1:27 desde una toma de fuerza de 540 RPM), lo que la sitúa en un rango de relación similar al de las cajas de engranajes de las mezcladoras TMR, pero con una potencia mucho menor (de 5 a 15 CV en comparación con los 40 a 120 CV de una mezcladora). caja de engranajes de la toma de fuerza Por lo tanto, una envolvedora de balas puede utilizar un reductor de engranajes helicoidales más simple (en lugar del diseño planetario de varias etapas necesario para una mezcladora de alto par), logrando la relación requerida en una sola etapa compacta con capacidad de autobloqueo inherente que mantiene el brazo de envoltura fijo cuando se desconecta la toma de fuerza.
La velocidad del brazo de envoltura debe mantenerse constante durante cada ciclo de envoltura de la paca para garantizar una superposición uniforme de la película. La velocidad variable produce capas de película desiguales —gruesas en un lado y delgadas en el otro— que crean puntos débiles por donde el oxígeno penetra la barrera de la película durante el almacenamiento, iniciando un deterioro localizado que se extiende por toda la paca. Un reductor de engranajes helicoidales con un tornillo sin fin rectificado con precisión y una rueda de bronce proporciona la estabilidad de velocidad inherente necesaria para una envoltura uniforme: la alta relación de reducción y la geometría de contacto deslizante de los engranajes helicoidales amortiguan naturalmente las fluctuaciones de velocidad de la entrada de la toma de fuerza, proporcionando una velocidad de salida más suave que un tren de engranajes rectos o helicoidales de relación similar.
Los equipos de carga de ensilaje (horquillas de agarre, cortadoras de bloques montadas en manipuladores telescópicos y cargadores de cinta transportadora) también pueden incorporar unidades de potencia hidráulica accionadas por la toma de fuerza (PTO) que suministran el caudal y la presión necesarios para el mecanismo de carga. Estas unidades de potencia utilizan una bomba de engranajes hidráulica accionada por una caja de engranajes que funciona a 1500 a 2500 RPM (aumento de velocidad de 1:2,8 a 1:4,6 desde 540 RPM de la PTO) con una potencia de 15 a 30 HP. La caja de engranajes de una unidad de potencia para carga de ensilaje opera en el mismo entorno operativo corrosivo, ácido y húmedo que las cajas de engranajes de la desfragmentadora y la mezcladora TMR, lo que requiere la misma especificación de sello FKM y recubrimiento resistente a los ácidos. El ciclo de trabajo intermitente de los equipos de carga (operando de 1 a 2 horas por día con ciclos frecuentes de arranque y parada) crea ciclos térmicos que aceleran la condensación dentro de la carcasa de la caja de engranajes; los respiraderos con válvula de retención sellados y el monitoreo regular del aceite son esenciales para prevenir la acumulación de humedad que causa corrosión interna durante los largos períodos de inactividad entre eventos de carga.
Diseño resistente a los ácidos para contacto con ensilaje fermentado
El ensilaje bien fermentado tiene un pH de 3,5 a 4,5, más ácido que el zumo de naranja y comparable al vinagre. Los ácidos orgánicos responsables de esta acidez (ácido láctico de 60 a 80 g/kg de materia seca, ácido acético de 10 a 30 g/kg y cantidades menores de ácidos butírico y propiónico) corroen el acero al carbono estándar, degradan las juntas de goma NBR y atacan los sujetadores galvanizados estándar. Todos los componentes de la caja de engranajes que entran en contacto directo con el ensilaje o su jugo (interior de la carcasa del soplador, carcasa del accionamiento del tambor desfragmentador) deben resistir este entorno químico durante 5 a 15 años de exposición estacional o diaria.
La especificación del recubrimiento de la carcasa para las cajas de engranajes en contacto con ensilaje debe ser un recubrimiento de polvo de epoxi o poliéster de dos componentes con un espesor de más de 100 micrómetros, más grueso y más resistente químicamente que el recubrimiento de 60 a 80 micrómetros utilizado en las cajas de engranajes agrícolas de uso general. Los sujetadores externos (pernos, tapones de drenaje, tapas de inspección) deben ser de acero inoxidable (grado A2 o A4) en lugar de acero dulce cincado. Los sellos del eje deben ser de FKM (fluoroelastómero) en lugar de NBR: el FKM resiste los ácidos orgánicos en las concentraciones presentes en el jugo de ensilaje, mientras que el NBR se ablanda y se hincha en un plazo de 6 a 12 meses de exposición continua al ácido. eje de la toma de fuerza Los sistemas de transmisión que alimentan los equipos de procesamiento de ensilaje también deben utilizar componentes de acero inoxidable o niquelados para la horquilla y el muñón transversal, ya que la exposición diaria al ácido acelera la corrosión del recubrimiento de zinc estándar en las superficies de los sistemas de transmisión, que son difíciles de inspeccionar y mantener.
Mantenimiento en tres ciclos de trabajo de equipos
Los tres tipos principales de cajas de engranajes para el procesamiento de ensilaje tienen ritmos de mantenimiento y requisitos de servicio fundamentalmente diferentes. La caja de engranajes del soplador funciona intensivamente de 2 a 6 semanas durante la temporada de ensilaje (de 200 a 500 horas), luego permanece inactiva de 10 a 11 meses, lo que requiere un cambio de aceite antes de la temporada y una limpieza y protección contra la corrosión después de la temporada. La caja de engranajes del desgranador funciona diariamente durante la temporada de alimentación de 6 a 9 meses (de 200 a 600 horas), con un cambio de aceite a mitad de temporada y preparación para el almacenamiento después de la temporada. La caja de engranajes del mezclador TMR funciona diariamente durante todo el año (de 400 a más de 1000 horas anuales), lo que requiere cambios de aceite cada 500 horas o anualmente, lo que ocurra primero, y monitoreo continuo del ruido de los rodamientos que indica el inicio de la fatiga de los rodamientos planetarios.
Se recomienda el uso de aceite sintético para engranajes EP a base de PAO (ISO VG 220 para soplador y desgranador, ISO VG 320 para mezclador TMR) en las tres aplicaciones. El soplador se beneficia de la estabilidad térmica del aceite sintético durante el funcionamiento a alta velocidad en verano. El desgranador se beneficia de la fluidez del aceite sintético a bajas temperaturas durante los arranques matutinos en invierno, entre -10 y -20 grados Celsius. El mezclador TMR se beneficia de la resistencia superior de la película del aceite sintético ante las presiones de contacto extremas generadas por el engranaje planetario de baja velocidad y alto par. En los tres casos, las mejores características de separación de agua del aceite sintético ayudan a controlar la contaminación por humedad, inevitable en el entorno de procesamiento de ensilaje.
Preguntas frecuentes
Potencia de procesamiento de ensilaje bajo demanda
Desde ventiladores de alta velocidad hasta transmisiones planetarias para mezcladoras TMR de extrema reducción, nuestras cajas de engranajes para ensilaje cubren todo el espectro de relaciones que exige el procesamiento de alimentos para el ganado. Todos los equipos incluyen de serie recubrimientos resistentes a los ácidos, juntas FKM y clasificación térmica para climas fríos.
Editor: Cxm
