Conceptos De Fuerza

MECANIZACIÓN AGROPECUARIA

JULIÁN CESAR VELÁSQUEZ RINCÓN

El tractor agrícola constituye la principal fuente de potencia móvil para la realización de las diferentes operaciones de campo.

A diferencia de los tractores antiguos que utilizaban únicamente la barra de tiro y una polea para accionar mediante una banda equipos estacionarios, el tractor moderno lleva sus implementos acoplados a enganches Integrales, semi-integrales o de tiro y aplica la potencia por medio de la tracción de llantas y a través del toma de fuerza (tdf). Adicionalmente cuenta con un sistema hidráulico para el control de operaciones de herramientas acopladas al enganche integral o semi-integral y con frecuencia para el accionamiento de la dirección, de los frenos, la transmisión y algunos servicios auxiliares accionados por cilindros hidráulicos remotos, por consiguiente es necesario conocer la forma como se puede utilizar la potencia del tractor para la realización de las diferentes labores, de tal forma que sea posible obtener los mayores rendimientos.

1.1. POTENCIA. Se define como la cantidad de trabajo realizado en la unidad de tiempo. Puesto que trabajo es fuerza por distancia tendremos:

Potencia = trabajo = fuerza x distancia

tiempo tiempo

Pero como distancia / tiempo =Velocidad:

Potencia = Fuerza x Velocidad

Las unidades de trabajo en cualquier sistema están dadas en términos de fuerza por distancia.

En el sistema métrico:

Trabajo = fuerza en Kg x distancia en m, el trabajo se da en Kg-m

En el sistema inglés:

Trabajo = fuerza en lib x distancia en pies el trabajo se da en lib-pie

En el sistema internacional:

Fuerza en Newtons x distancia en metros, el trabajo se da en Newtons- metro (N-m), un N-m es equivalente a un julio.

1Kg-m = 9.8 julios

Un Newton es la fuerza necesaria para imprimir un cuerpo cuya masa es la de un kilogramo una aceleración de un metro por segundo.

1.2. UNIDADES DE POTENCIA. Partiendo de la definición de potencia, se tiene las siguiente unidades de potencia:

En el sistema ingles la unidad de potencia es el Horse power (Hp):

1Hp = 33000 lbs-pie / min = 550 lbs pie / seg

En el sistema métrico se definió el caballo métrico o caballo de vapor como Cv:

1 Cv = 4500 Kg m / min = 75 Kg-m / seg

En el sistema internacional la unidad de potencia es el wattio:

1 Wattio = 1 Newton-m/seg = 1 julio/seg

Potencia en Wattios = F ( N-m ) x V ( m/seg )

Como el wattio es una unidad muy pequeña se utiliza el Kilowattio.

1 Kilowattio = 1000 Wattios

1 libra fuerza = 4.448 Newtons

1 Kg fuerza = 9.81Newtons

1 Hp es equivalente a 0.746 Kilowattios.

Conociendo las equivalencias se pueden convertir unidades de potencia de un sistema a otro.

Ejemplo: Supongamos que una fuerza de 200 N se aplica con una velocidad de 4 m/seg. Calcular la potencia.

Potencia = 200 N x 4 m/seg x 1W = 800 x 1KW = 0.8 KW

1Nm/seg 1000W

Convertir 550 Ib pie/seg a unidades métricas:

550 lb-pie x 1 Kg fuerza x 0.304 m = 76 Kg-m/seg = 1 Hp

seg 2.2 lb/Kg 1 pie

Transformar HP a KW:

1 Hp = 76 Kg-m/seg x 9.81 N-m/Kg-m = 745.56 W = 0.746 KW

1000W/1Kw

Transformar 1CV en KW:

1 CV = 75 Kg-m/seg x 9.81 N-m/Kg-m = 735.75 W = 0.736 KW

1000W/1Kw

La potencia de una maquina puede ocurrir en forma mecánica, hidráulica y eléctrica. La potencia mecánica se manifiesta de dos formas: Potencia lineal y potencia rotatoria.

2.2.1Potencia lineal. La potencia lineal ocurre cuando se ejerce una fuerza con una velocidad lineal. Ejemplo: la potencia desarrollada por el tractor cuando acciona un implemento acoplado al enganche. Si tenemos un tractor que ejerce una fuerza de 1500 Kg para accionar un implemento enganchado al tiro a una velocidad de 5 Km/h la potencia lineal que esta utilizando será equivalente a:

Hp = 1500 Kg-F x 5 Km/h x 1000 m /1Km x 1h x 1 Hp = 1500 x 5

3600 seg 76 Kg-m/seg 273.6

En términos generales la potencia lineal = fuerza x velocidad donde c es una constante que

c

depende de las unidades de fuerza y velocidad.

Como en el ejemplo anterior, para obtener la potencia en HP, cuando la fuerza esta en kg y la velocidad en km/h la constante resultante para la conversión de unidades será 3.6× 76= 273.6 aproximadamente 274.

Ejercicio

Calcular la potencia lineal que debe desarrollar un tractor al tiro para accionar un implemento con una fuerza de 3000 Ib a una velocidad de 5 millas/h. Dar la respuesta en HP y KW

2.2. Potencia relativa. Ocurre en cuerpos en rotación e involucra el concepto de torque o momento de torsión o par. El momento de torsión es el producto de longitud de un brazo de palanca ( radio de una polea, engranaje o eje) y de una tuerca que actúa perpendicularmente libre del brazo. Se expresa en N m, libras pie o kg m dependiendo del sistema de unidades.

M = F × R Donde: M = momento de torsión o par

F = fuerza

R = radio

El trabajo efectuado en cada revolución en el producto de la fuerza tangencial por la longitud de circunferencia (Fuerza x Distancia).

T = F ×

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