El monitor de rendimiento de grano de la cosechadora es un dispositivo junto con otros sensores para calcular y registrar el rendimiento de la cosecha o el rendimiento de grano mientras funciona una cosechadora moderna . Los monitores de rendimiento son parte de los productos de agricultura de precisión disponibles para los productores en la actualidad que les brindan las herramientas para reducir costos, aumentar los rendimientos y aumentar la eficiencia. El monitor de rendimiento de grano actual está diseñado para medir el flujo de masa de grano cosechado, el contenido de humedad y la velocidad para determinar el grano total cosechado. En la mayoría de los casos en la actualidad, esto se combina con un sistema de posicionamiento global.para registrar el rendimiento y otra información espacialmente variable en un campo. Esto permite la creación de un mapa de rendimiento de granos que brinda información sobre la variabilidad espacial y respalda las decisiones de manejo para los productores.
Medición del flujo de granos
Medición de flujo másico basada en impacto
El flujo másico de grano se mide más comúnmente usando una celda de carga con una placa de impacto unida a la celda de carga ubicada en la parte superior del elevador de grano limpio. A medida que las paletas del elevador de grano limpio giran alrededor de la parte superior del elevador de grano limpio, el grano es expulsado del elevador por la fuerza centrífuga y hace contacto con la placa de impacto unida a la celda de carga. [2] La fuerza aplicada por el grano es convertida en una señal eléctrica por la celda de carga que se usa para estimar el flujo másico del grano. Una calibración del sensor para desarrollar una relación de la amplitud de la señal eléctrica con el flujo de masa de grano y se calibra sobre una base específica de cosechadora con la masa de grano informada sobre una base húmeda. Esta tecnología fue desarrollada y comercializada por primera vez por Ag Leader Technology. [1] [3] La velocidad del elevador de grano limpio también se mide y se usa en la calibración de la señal eléctrica al flujo másico, ya que el elevador tiene un impacto directo en la cantidad de fuerza aplicada a la placa de impacto y la celda de carga. Este es el método más común para medir el flujo de grano en las cosechadoras en la actualidad y existe en diferentes variaciones.
Precisión y calibración
El sensor de flujo másico de grano debe calibrarse para proporcionar una estimación precisa del flujo de grano a partir de la señal eléctrica producida por la celda de carga. Los diferentes modelos del sensor de flujo másico de grano utilizan diferentes métodos de calibración, y algunos son tan simples como una calibración lineal de un solo punto. Las mejoras en esta área han dado como resultado el uso de calibración multipunto para proporcionar una caracterización más precisa de la respuesta de la celda de carga. [4]
El proceso de calibración implica cosechar un cultivo consistente a una velocidad constante para producir una tasa de flujo másico de grano constante hacia el sensor de flujo másico. Se inicia una calibración a través del monitor de rendimiento instalado en la cosechadora y el operador comienza a cosechar el grano. Una vez que se ha cosechado la cantidad recomendada de grano cosechado según las recomendaciones del fabricante, el grano se descarga en un dispositivo de retención de granos equipado con una escala precisa para medir el peso real del grano cosechado. Luego, este peso de grano se ingresa nuevamente en el monitor de rendimiento y se usa para ajustar la calibración que relaciona la señal eléctrica de la celda de carga con el flujo másico de grano.
Varios factores afectan la precisión de la calibración más allá de la calibración en sí. La acumulación de material en la placa de impacto puede hacer que la respuesta de la celda de carga se amortigüe al impacto del grano, lo que reduce la respuesta de la celda de carga. El desgaste de la placa de impacto también puede causar una reducción en la precisión de una calibración. [4] La tensión de la cadena del elevador de grano limpio afecta la velocidad a la que el grano es expulsado del elevador, lo que cambia la fuerza que se aplica en la placa de impacto. Los fabricantes a menudo recomiendan tensar adecuadamente el elevador de grano limpio antes de calibrar el monitor de rendimiento de grano. [5] El desgaste excesivo de las paletas elevadoras de grano limpio con el tiempo también afectará la calibración del flujo másico. Algunas cosechadoras usan una paleta de plástico sólido sobre una paleta de goma para una mejor consistencia con el tiempo, ya que las paletas desgastadas cambian la trayectoria del grano cuando sale del elevador, cambiando la ubicación en que el grano entra en contacto con la placa de impacto.
La recolección en pendientes disminuye la precisión del sistema de detección de flujo másico en la mayoría de los casos. Debido a las diferentes variaciones en la colocación de la placa de impacto por diferentes fabricantes, el cambio en la respuesta de los ángulos de cabeceo y balanceo puede diferir ligeramente. En los casos en los que la placa de impacto está ubicada de manera similar a la que se ve en la imagen "Sensor de flujo másico basado en impacto y elevador de grano limpio", si la máquina se inclina hacia adelante, el flujo másico aumentará ya que la gravedad ayudará a aplicar fuerza adicional al flujo másico sensor. Cuando la cosechadora se inclina hacia atrás, la respuesta del sensor se reduce a medida que la gravedad reduce la cantidad de fuerza aplicada al sensor de flujo másico. El balanceo causa un error similar pero de menor magnitud que el paso de la cosechadora. [6]
Medidas alternativas
Radiométrico
Las tasas de transmisión de rayos gamma se miden a través del flujo de grano en la parte superior del elevador de grano limpio con un detector en el lado opuesto del flujo de grano. La absorción de radiación es proporcional al flujo de granos. Este método de detección proporciona una alta precisión dentro del 2% cuando se calibra, pero expone a los operadores a una posible exposición a la radiación. [7]
Detección fotoeléctrica
Una fuente de emisión de luz acoplada con un receptor se coloca uno frente al otro en la parte superior del elevador de grano limpio. La magnitud de la señal del receptor de luz se utiliza para determinar el caudal del grano. Las mediciones deben cronometrarse con las paletas elevadoras de grano limpias para que las mediciones se tomen únicamente del grano. [2] Las dificultades de este sistema son la menor precisión a tasas de flujo de grano más altas y la carga desigual de las paletas elevadoras.
Medida de humedad
El contenido de humedad del grano en la cosecha es una parte importante del proceso de monitoreo del rendimiento. Se utiliza en muchos casos, dependiendo del fabricante, en la calibración del sensor de flujo másico de grano y proporciona a los productores información adicional sobre la variabilidad espacial dentro de un campo. La humedad del grano se detecta midiendo la capacitancia del grano pasando un volumen de grano conocido entre dos placas conductoras de electricidad. Por lo general, este sensor se monta en el elevador de granos limpios y una muestra se dosifica en el sensor y nuevamente en el elevador de granos limpios después de que se ha procesado. [7] Esta orientación del sensor permite tomar muestras de la humedad del grano en todo el campo durante las operaciones de cosecha.
Medición del rendimiento de grano
La medición del rendimiento de grano proviene del flujo másico de grano medido, la velocidad de la cosechadora y el ancho del cabezal. La humedad del grano determinada por el sensor de humedad o por la entrada del operador en el monitor de rendimiento también se puede incluir para estimar la masa de grano seco. En los Estados Unidos, el rendimiento de grano se informa típicamente como bushels por acre . Las unidades SI para la medición del rendimiento de grano se informan típicamente como toneladas por hectárea o en algunos casos m 3 . La velocidad de la cosechadora se puede obtener midiendo la velocidad de avance midiendo la velocidad de la rueda de la cosechadora, mediante un radar montado en la cosechadora o mediante GPS. El cabezal, como se le denomina, es el dispositivo montado en la parte delantera de la cosechadora mediante el cual la cosecha se recoge en la cosechadora. El ancho del cabezal está determinado por el ancho efectivo del cultivo que se puede cosechar a medida que la cosechadora se mueve en la dirección de avance.
| Variable | Unidades SI | Imperial | Descripción |
|---|---|---|---|
| kg / s | libras / s | Flujo de masa de grano | |
| Velocidad de la cosechadora | |||
| metro | pie | Ancho de la cabeza | |
| Producir | Rendimiento de grano como se informa con mayor frecuencia |
Rendimiento de grano calculado para maíz a 56 lb / bu en unidades imperiales.
Rendimiento de grano calculado en unidades SI.
Monitor de rendimiento
El monitor de rendimiento es el dispositivo que registra los datos que determinan el rendimiento de grano y el rendimiento de grano en sí. Los monitores de rendimiento actuales brindan a los operadores una interfaz de usuario que muestra el rendimiento del grano, la humedad del grano y un mapa espacial codificado por colores que muestra el rendimiento del grano de las partes cosechadas del campo. El operador puede ingresar información adicional para separar e identificar los datos de rendimiento de diferentes campos y granjas. Los datos de rendimiento pueden descargarse de un monitor de rendimiento a través del método de almacenamiento de memoria utilizado por el fabricante y cargarse en un sistema de gestión de datos espaciales. Estos paquetes de software permiten ver los mapas de rendimiento y completar otros análisis de los datos.
Mapa de rendimiento
Los mapas de rendimiento de grano se pueden mostrar en un monitor de rendimiento o mediante un software de gestión de datos espaciales como SMS o Apex . Los mapas de rendimiento se utilizan en decisiones de gestión como las tasas de aplicación de fertilizantes y las tasas de población de siembra en apoyo de la agricultura específica del sitio. [8] Los mapas de rendimiento también se utilizan para tomar decisiones sobre las mejores prácticas de manejo en términos de comparar variedades de cultivos, tipos de fertilizantes y tasas de aplicación, y aplicación de pesticidas. Estas otras prácticas de agricultura de precisión se pueden registrar como mapas espaciales y superponerse con mapas de rendimiento de grano para su posterior análisis y toma de decisiones.
Los monitores de rendimiento de grano han estado en producción desde que se introdujeron los monitores de rendimiento a principios de la década de 1990 y se han actualizado progresivamente con un mejor hardware que proporciona al operador de la cosechadora una mejor interfaz de usuario y hace que la información de los datos registrados esté más disponible. Estos monitores se denominan típicamente pantallas en referencia a que su propósito en muchos casos es mostrar la información de rendimiento en un mapa espacial codificado por colores.
Variabilidad del monitor de rendimiento de grano
El monitor de rendimiento de grano es una herramienta excelente que proporciona a los productores una herramienta de evaluación eficaz a nivel de campo y finca. La precisión del monitor de rendimiento es de aproximadamente 1-3% cuando se calibra correctamente, pero se basa en un promedio de esta precisión. [9] Pasada a pasada, la precisión disminuye significativamente con un rango de precisión de 0-10% de error en la mayoría de los estudios. [10] [11] [12] El promedio de cargas múltiples permanece dentro del 1-3% proyectado, pero las cargas individuales tienen una variabilidad mucho mayor. Estos errores se deben a problemas enumerados en la sección "Medición de flujo másico basada en impactos" de esta página. Los efectos de la variabilidad de la carga individual limitan su capacidad de utilizarse para comparaciones de menor escala, como comparaciones de parcelas de prueba. Las parcelas de prueba suelen ser franjas de una sola planta de un híbrido de un solo cultivo a aproximadamente el ancho del cabezal de la cosechadora. La recolección de una parcela de prueba da como resultado una carga recolectada única y una estimación del rendimiento para el híbrido simple. Comparar un híbrido con otro basado en cargas únicas puede ser difícil ya que la carga es esencialmente una submuestra de una media mayor. [13]
Referencias
- ^ a b Patente de EE. UU . 5343761 , Allen Myers, "Método y aparato para medir el caudal másico de grano en cosechadoras", publicado el 6 de septiembre de 1994
- ^ a b Shearer, SA; JP Fulton; SG McNeil; SF Higgins; TG Mueller (1999). "Elementos de la agricultura de precisión: conceptos básicos de la instalación y el funcionamiento del monitor de rendimiento". Servicio de Extensión Cooperativa de la Universidad de Kentucky. Cite journal requiere
|journal=( ayuda ) - ^ "Historia de la tecnología Ag Leader" . Tecnología Ag Leader. Archivado desde el original el 25 de marzo de 2013 . Consultado el 1 de abril de 2013 .
- ^ a b "Manual del operador Ag Leader Integra". Tecnología Ag Leader. 2013.
- ^ "Manual del operador de las cosechadoras S660, S670, S680, S690". Deere & Company. 2012.
- ^ Fulton, JP; CJ Sobolik; SA Shearer; SF Higgins; TF Burks (2009). "Sensor de flujo de monitor de rendimiento de grano para mayor precisión en pendientes de campo variables simuladas". 25 (1). Aplicado en Ingeniería Agrícola: 15-21. Cite journal requiere
|journal=( ayuda ) - ^ a b Reyns, P .; B. Missotten; H. Ramon; J. DE Baerdemaerker (2002). "Una revisión de sensores combinados para agricultura de precisión". Agricultura de Precisión . 3 (2): 169–182. doi : 10.1023 / A: 1013823603735 .
- ^ Atherton, BC; MT Morgan; SA Shearer; TS Stombaugh; AD Ward (1999). "Agricultura específica del sitio: una perspectiva sobre las necesidades, los beneficios y las limitaciones de la información". Sociedad de Conservación del Agua y el Suelo . 54 (segundo trimestre): 455–461.
- ^ Tecnología Ag Leader. "Preguntas frecuentes sobre el Monitor de rendimiento" . Archivado desde el original el 10 de septiembre de 2011 . Consultado el 1 de abril de 2013 .
- ^ Al-Mahasneh, MA; TS Colvin (2000). "Verificación del rendimiento del monitor de rendimiento para la medición sobre la marcha del rendimiento con balanza electrónica integrada". Transacciones de la ASAE . 43 (4): 801–807. doi : 10.13031 / 2013.2974 .
- ^ Grisso, RD; PJ Jasa; MA Schroeder; JC Wilcox (2002). "Precisión del monitor de rendimiento: estudio de caso exitoso de la revista agrícola". Ingeniería Aplicada a la Agricultura . 18 (2): 147-151. doi : 10.13031 / 2013.7775 .
- ^ Krill, TL (1995). "Efectividad del monitor de rendimiento AgLeader para la evaluación de datos de franjas varietales". Actas de la 3ª Conferencia Internacional sobre Agricultura de Precisión : 819–825.
- ^ Taylor, Randal; J. Fulton; D. Mullenix; M. Darr; R. McNaull; L. Haag; S. Staggenborg (2011), "Uso de monitores de rendimiento para evaluar parcelas de prueba en fincas", Presentación de la reunión de ASABE, número de artículo: 1110690
Patente de EE.UU. 6899616 , David L. Murray, "Mass Flow Grain Monitor and Method", publicada el 31 de mayo de 2005, asignada a ACOO Coroporation, Duluth, GA (EE.UU.)
Patente de EE.UU. 5686671 , FW Nelson; WF Smith & KR Hawk et al., "Grain Mass Flow Sensor For An Agricultural Combine", publicado el 11 de noviembre de 1997, asignado a Deere & Company, Moline, IL (EE. UU.)
