Ing. Agr. Juan Pablo Vélez – Coord. Módulo Herramientas de Agricultura de Precisión – INTA EEA Manfredi

El control total de la sembradora actualmente es posible gracias a la intervención con sensores y actuadores que permiten tomar datos de prácticamente todas las variables de la siembra, haciendo posible el control automático en cada dispositivo sin intervención del hombre.

El maíz es uno de los cultivos que más responde a la incorporación de tecnología; de hecho, el incremento en su implantación en las últimas campañas es uno de los factores que ha generado un mayor uso de fertilizantes y un aumento considerable en el uso de tecnología para su aplicación, tales como dispositivos para dosis variable. A su vez trae aparejada la adopción de tecnologías de la información como es el caso de imágenes satelitales, que mediante el desarrollo de aplicaciones WEB se logró facilitar el acceso y uso por parte de productores y asesores. Otro rubro en donde se vio crecimientos en el uso de tecnología es en los sensores de caída de fertilizantes y de semillas de alta precisión incorporados a la maquinaria y en equipamientos esparcidores de avanzada y con tecnologías que incrementan la eficiencia en la aplicación.

Todo arranca con la siembra… ¿y cómo termina el bolsillo?

El INTA Manfredi ha llevado a cabo desde hace muchos años ensayos que buscan dimensionar cuantitativamente el impacto del uso de la tecnología sobre diferentes variables productivas y económicas. Cabe mencionar que, si bien la uniformidad en la siembra es preocupación de todos los productores del mundo, Argentina tiene la particularidad de tener casi toda la superficie bajo siembra directa, lo que implica que el escenario sea mucho más exigente en cuanto a desempeño de la maquinaria debido a la irregularidad de la superficie. Argentina posee una de las tecnologías de manejo más avanzadas que es el estrechamiento entre surcos; casi la totalidad de la superficie sembrada con maíz es llevada cabo con un espaciamiento entre surcos de 0,524 m, siendo uno de los más evolucionados en el mundo en este sentido. Esta cultura hace que la presión de competencia en el surco sea menor ya que la misma cantidad de semillas se distribuye en más surcos. Cabe mencionar que también se ha avanzado hacia la siembra con espaciamientos aún menores, aprovechando las ventajas de tener una sembradora multipropósito que permita sembrar a 42 cm tanto soja como maíz; este cambio fue facilitado por la aparición en el mercado de los cabezales maiceros que permiten cosechar en cualquier dirección y, más recientemente, con puntones a 42 cm.

Siembra

No obstante, la siembra de calidad es determinante para alcanzar un rendimiento óptimo. La calidad de siembra se puede medir teniendo en cuenta las diferentes fallas que pueden ocurrir durante la siembra. Entre las principales fallas están: a) las faltantes de semillas, también denominadas “Gaps”, que se refieren a las semillas que no son implantadas en el surco; b) el doble golpe, que sucede cuando la sembradora aspira grano e implanta dos semillas en lugar de una; y c) las semillas que colisionan en el caño de bajada, disminuyendo su velocidad de caída y siendo alcanzadas por la semilla siguiente, por lo que terminan cayendo juntas. Respecto a esta última situación, la semilla que poseía una trayectoria correcta, pero recibe una vecina demasiado cerca sufre competencia. Según un ensayo a campo llevado adelante por la EEA Manfredi, esa semilla resultó en una planta con una espiga de 18 gramos menos respecto del promedio ; en una siembra convencional a 6 km/h se observó hasta un 10% de plantas en estas condiciones. En un cultivo con 70 mil platas por hectárea y una cotización del grano de maíz a U$S130/Tn (FAS teórico Agosto 2019), equivale una pérdida de US$16,40/ha.

La calidad de siembra parte de una correcta velocidad de siembra, mantenimiento apropiado y de la elección del sistema distribuidor, asimismo la calidad de siembra está limitada por la tecnología usada.

Juan Pablo Velez

Por ejemplo, en relación con el efecto que producen en la calidad de siembra las vibraciones de los cuerpos de las sembradoras, hay ensayos realizados evaluando el sistema estabilizador de cuerpo tal como los comercializados por Baratec; éste disminuye la vibración de los cuerpos de siembra lo que reduce la cantidad de semillas que colisionan en el caño de bajada; otra tecnología relacionada con esta dimensión es el distribuidor de Plantium, que mediante aire forzado expulsa la semilla del caño de bajada como una cerbatana; esto permite, según pruebas realizadas, lograr sembrar hasta una velocidad de 14 km/h con buena distribución de semillas. Existen críticas a este trabajo que sostienen que es imposible sembrar a esa velocidad porque empieza a fallar la sembradora, la misma se rompe o el resto de los dispositivos no trabajan correctamente. Pero según las pruebas y observaciones realizadas sobre dichos equipos, puede asumirse que precisamente estamos ante cambios de paradigmas en cuanto a cosecha de maíz; la limitante ya no está en el distribuidor sino en el resto del equipamiento, lo que nos haces saber que hay concepciones que debemos modificar; el desafío hacia el futuro está en desarrollar sembradoras de alta velocidad con buena calidad de siembra.

El solapamiento de semillas en las cabeceras o en maniobras para esquivar obstáculos es otra dimensión relevante en la calidad de siembra y en los consecuentes impactos sobre rentabilidad. Cuando la sembradora superpone semillas, exige recurrir al “famoso” 6% que añadimos en el cálculo de la cantidad de bolsas necesarias para un lote. El nivel de superposición en un lote depende del tamaño y forma del mismo y del tamaño de la sembradora. En un lote con forma cuadrada de 100 has, esta superposición puede equivaler hasta un 2%; considerando un valor de la bolsa de U$S 250, el solapamiento equivale a una pérdida de U$S 5/ha. Si le sumamos la disminución de rendimiento del maíz en donde se duplicó la densidad por superposición, esta pérdida se puede elevar a US$ 10/ha.

En cuanto a la tecnología utilizada en la aplicación de fertilizante en la siembra, ya sea con la sembradora o con fertilizadora, también se observaron disminuciones en las pérdidas de rendimiento. La preocupación por la uniformidad de la aplicación de fertilizantes se acentuó recientemente, debido a la mayor participación de gramíneas en la rotación, pero también debido a la incorporación de herramientas de verificación como es el caso del Dron. Cada vez es más común que el ingeniero agrónomo o el asesor lleve en su camioneta un dron para recabar información extra. Ensayos realizados por la EEA Manfredi demostraron que el taponamiento de un caño de bajada de fertilizante en una sembradora de 16 surcos produjo una merma de 600 kg de rendimiento por hectárea (ver fotografía aérea), lo que representa alrededor de US$ 72/ha. Disminuciones aún mayores se encontraron en fertilización mediante proyección usando fertilizadoras al voleo (Imagen 1)

Imagen 1: Fotografía desde un dron de un lote de maíz manifestando mala distribución de fertilizante nitrogenado por mala regulación de la fertilizadora a voleo

Respecto a la tecnología de dosis variables, el INTA, desde los inicios de la Agricultura de Precisión en Argentina, lleva a cabo ensayos para cuantificar los impactos de esta tecnología. Actualmente, está trabajando en modelar los beneficios económicos de la aplicación sitio específica; esto es, mostrar en cada sector del lote qué rentabilidad se obtiene con el uso de la tecnología de dosis variables, ya que es un negocio del metro cuadrado. Mediante gráficas se muestra cómo en un mismo lote pueden presentarse diferentes situaciones; por ejemplo, se ven áreas de rentabilidad negativa que desaparecen debido al ahorro de insumos y áreas con rentabilidad alta aparecen con mayor frecuencia debido a la relocalización de semilla y fertilizante. La intensión de estos ensayos con información económica es sensibilizar sobre que, si bien los resultados de rendimiento en granos por factores climáticos y calidad de suelo no se pueden modificar, si se puede modificar el resultado económico mediante la utilización inteligente de los insumos.  En el caso de la figura 1, se trata de la campaña 2010 en donde el margen neto por hectárea ponderado a todo el lote es superior con agricultura de precisión en US$ 53,27.

Figura 1: Simulación de ambientación en función de la rentabilidad de un cultivo de maíz con fertilización fija (izq) y con fertilización variable (der) e insumos aplicados en cada zona (abajo).

Soluciones Agtech

Las variables económicas antes mencionadas son imposibles de alcanzar sin la tecnología, y para cada aspecto crítico en la siembra existe un componente tecnológico de ayuda. Desde mejoras básicas y ya muy conocidas hasta la automatización y el control total de la sembradora mediante sensores y actuadores, es posible controlar las tres patas fundamentales para el uso responsable de la maquinaria que son la regulación o programación, la calibración y el mantenimiento. La robotización en la producción agrícola es una realidad totalmente posible y nuestro país no está marginada de ello. El nivel de adopción de tecnología de Argentina es elevado y el agricultor es altamente adoptante de tecnología, obedeciendo al recambio generacional y al impacto positivo que producen estos avances tanto en la productividad como en el medio ambiente.

En este sentido, aproximadamente el 75% de las sembradoras de grano grueso que se vendieron en el 2017 y 2018 estaban equipadas con dosificador neumático, lo cual establece un crecimiento exponencial en adopción de tecnología de distribución de semilla, especialmente en pos de una siembra de maíz altamente precisa. En el 2016, el 10 % de las sembradoras salieron equipadas con estabilizador de cuerpo de siembra entre los que se encuentran el sistema hidroneumático Baratec y el sistema neumático Precision Planting. En 2017 el porcentaje ascendió a 15% y, por cada 2 equipos hidroneumáticos Baratec, se vendió 1 sistema estabilizador neumático Precision Planting, lo que establece gran predominio de la industria argentina. Además, la dosificación variable también ha crecido. En 2016, un 30 % de sembradoras salieron equipadas con este sistema y en 2018 se vendió un 37% de sembradoras equipadas con dosificación variable, de las cuales 50% poseen actuadores eléctricos y 50% con sistema hidráulico y cajas electromecánicas.

Actualmente en Argentina existen equipamientos de control y estabilizadores de cuerpos que obedecen a la tendencia de control total de la sembradora para maximizar la precisión. Ensayos realizados en INTA Manfredi han arrojado un incremento de un 8% en la producción de granos de maíz utilizando estabilizadores en cuerpo de siembra.

Juan Pablo Velez

Considerando el FAS teórico Agosto 2019, esta mejora en rendimiento podría significar unos US$ 96 adicionales de ingresos por hectárea. Se realizaron pruebas comparativas con sembradoras equipadas con sistema tradicional de resorte y Actuador Hidroneumático de Presión Variable Baratec y Sistema Neumático Air Force de Precision Planting, en los cuales se relevaron uniformidad en la profundidad de siembra y uniformidad en la distribución de semillas sobre la línea.

Este sistema instalado sobre un cuerpo sembrador permite controlar la fuerza de las ruedas sobre el terreno, siempre constante, sin importar la posición del cuerpo generada por las irregularidades del terreno. La fuerza del actuador puede ser regulada en función de la necesidad que determine el tipo de suelo que se va a trabajar o en forma automática mediante sensores en la rueda limitadora de profundidad. Además, limita los movimientos oscilatorios del cuerpo sembrador evitando vibraciones y/o rebote,

Los resultados de los ensayos fueron contundentes tanto con la uniformidad en la profundidad de siembra como en la uniformidad en la distribución de semillas. La uniformidad en la profundidad se puede visualizar en el Grafico 1, en donde la concentración de semilla entre rangos aceptables para una correcta germinación y una emergencia uniforme fue mayor en la siembra con copiado controlado respecto al copiado con resorte tradicional. En caso de la siembra programada a 6 cm de profundidad, copiado con amortiguador, el 94 % de las semillas fueron depositadas entre 45,8 y 54,2 mm de profundidad, mientras que con resorte la cantidad de semillas que representan ese rango aceptable alcanzó solo un 55%. Las semillas depositadas superficialmente o a una profundidad excesiva son prácticamente nulas en el sistema de copiado con carga constante, estos valores para el copiado con resorte convencional representan un 10%, compuesto por un 5% de semillas depositadas a una profundidad inferior a 29,2 mm y un 5% de semillas depositadas a una profundidad superior a 70,83 mm.

Gráfico 1: Porcentaje de semillas contabilizadas en función de la profundidad (mm) y del
sistema de copiado a través de resorte tradicional y de amortiguador con carga constante, regulada para lograr 5.5 cm de profundidad.

Se encontró un efecto de los diferentes sistemas de copiado sobre la uniformidad en la distribución de plantas. La concentración de plantas dentro de rangos aceptables en cuanto al espaciamiento dentro del surco es mayormente favorable para la siembra con copiado controlado respecto al copiado con resorte tradicional, debido a que con el amortiguador se lograron menor cantidad de plantas muy cercanas unas de otras o extremadamente alejadas. (Gráfico 2)

Gráfico 2: Porcentaje de semilla en función de la distancia entre plantas (cm) con copiado a través de resorte tradicional y de amortiguador con carga constante.

Tendencias que se imponen en maquinarias para siembra

La tendencia que se avizora en sembradoras es la del control automático total. A través de diferentes dispositivos se puede controlar con precisión la presión de los barre rastrojos y de la del cuerpo de siembra sobre las ruedas limitadoras. Esto posibilita ejercer la presión justa de todos los componentes de la sembradora sin excederse para no generar demasiada presión; este factor es especialmente importante en EE.UU. ya que al remover la tierra la deja mullida y propensa a la compactación, pero en las condiciones de Argentina es también importante por lo contrario. Al no remover el suelo se trabaja el mismo tal cual es su naturaleza ya que no se empareja con el arado sino que, donde el tipo de suelo cambia o si existe alguna compactación por huella, es cuando se necesita reacción y automatismo para que la profundidad de siembra sea la adecuada.

El sistema que se está imponiendo es el que manufactura la empresa DAWN, que logró desarrollar un sistema mixto que actúa en función de las condiciones de dureza del suelo medido por un sensor ubicado en el tope de la rueda limitadora, a la vez que es capaz de amortiguar el movimiento del cuerpo de siembra a través de un contenedor de Nitrógeno. Al sistema lo están incorporando en sus maquinarias empresas como AgLeader, John Deere y Kinze.

Si el cuerpo de siembra golpea con un obstáculo, éste desplaza el aceite más rápido de lo que el acumulador puede absorber; por otra parte, la válvula de retorno tiene un orificio restrictor que solo es abierta si el flujo de aceite es demasiado alto o demasiado bajo respecto a la presión positiva de la línea. Mientras la presión positiva o negativa no sea excesiva este movimiento es absorbido por el Nitrógeno Presurizado, que se encuentra separado físicamente del aceite por una membrana; esto permite que el sistema absorba los movimientos oscilantes que se producen con la siembra sobre un terreno rugoso. Si la presión excede ciertos límites entra en función la compensación hidráulica que se encarga de mantener la presión constante. El sistema hidráulico además ajusta la presión necesaria para que el cuerpo de siembra trabaje con la presión necesaria, corrigiéndola en función de la dureza del suelo.

Siembra con cobertura

La firma Dawn también desarrolló REFLEX model 5028; este sistema hidráulico es capaz de actuar bidireccionalmente, es decir, de incrementar la fuerza hacia abajo en caso de que el suelo incremente la resistencia, y también es capaz de alivianar levantando el cuerpo en caso de que el peso del mismo aún sea excesivo, con una rápida repuesta.

Otro sistema diseñado con el propósito de la regulación automática es el mencionado Air Force de Precisión Planting, el cual continuamente ajusta la presión en función de las condiciones del suelo, con el doble airbag que también puede actuar bidireccionalmente. Precision Planting también provee un sistema de regulación automática hidráulico denominado Delta Force, este equipo solo regula la presión hacia abajo y no tiene la posibilidad de alivianar, pero se le atribuye mayor velocidad de reacción ante los cambios que el sistema neumático.

Todos los compontes descriptos son activos, es decir, que trabajan en función de sensores que miden la presión sobre la rueda limitadora, cambiando la presión ejercida, para que ésta no sea excesiva y compacte el suelo, a la vez que impide que por una resistencia mayor por parte del suelo las cuchillas abresurco no se claven lo suficiente dejando una profundidad desuniforme y con semillas muy cerca de la superficie.

Pero el control total de la sembradora comprende no solo al cuerpo de siembra sino que también existen desarrollos para el control del resto de los componentes y que necesitan un especial cuidado en el monitoreo de su regulación, como lo son los barre rastrojos y las ruedas tapadoras.

Es el caso de Neumatic Closing Wheels de John Deere en donde los ajustes se realizan desde la cabina de su pantalla 2630 y se pueden configurar hasta 20 ajustes diferentes en función de las condiciones del terreno. Con este sistema de ajuste de las ruedas tapadoras, puede tardar hasta 10 segundos para ajustar una sembradora de 24 hileras. Los ajustes se pueden hacer sobre la marcha por medio de un botón. Hasta ahora solo es posible controlar en dos tramos y no cuerpo por cuerpo y no es activo, es decir no existe ningún sensor que mida la presión que ejercen las ruedas y, por ende, que se regule automáticamente.

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En cuanto a controladores de presión en barre rastrojos Yetter y Precision Planting con sistemas neumáticos y Dawn con un sistema hidráulico, están compitiendo con productos revolucionarios que permiten desde la cabina controlar la presión necesaria para lograr la labor que se requiera.

En cuanto a automatismo de control de la sembradora, el que ha sobresalido es el mencionado sistema integral que ofrece Dawn: Sistema de Control Reflex. Este sistema de siembra automatizado está formado por tres componentes: Active Down Pressure (ADP), Active Control de profundidad (ADC) y un sistema de cierre de surco (ACS). En forma conjunta realizan las regulaciones en forma totalmente activa, sincronizada e integrada del control de profundidad, del control de presión de los cuerpos y del control de presión de la rueda tapadora. Aún no hay mucha información al respecto en cuanto a su performance, pero una de las novedades es que en lugar de controlar el trabajo de la sembradora mediante una presión hacia abajo, el sistema de automatización de siembra Reflex controla la profundidad hidráulicamente mediante un sistema de sensado del fondo de surco, mide constantemente la profundidad de siembra y el Reflex actúa para mantenerla siempre en la misma profundidad independientemente de las condiciones de suelo.