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TABLA DE CONTENIDOS

Prefacio, Agradecimientos, Resumen Ejecutivo
1.0 Introducción
2.0 La Interfaz de Tráfico Rural/Urbano
3.0 Regulaciones Federales y Estatales
4.0 Tractores de mayor velocidad
5.0 Transporte de Trabajadores en Vías Públicas con Equipo Agrícola
6.0 Sugerencias para el Futuro
7.0 Referencias
8.0 Lista de Miembros del Comité de Investigación y Extensión sobre Seguridad y Salud Agrícolas

4.0 TRACTORES DE MAYOR VELOCIDAD

4.1 PROBLEMAS IDENTIFICADOS POR NOSOTROS:

• En los Estados Unidos, los tractores agrícolas, los equipos autopropulsados y remolcados a menudo quedan fuera de los requisitos de la legislación sobre vehículos de carretera.
• Las velocidades de los tractores han aumentado en los últimos años. Para proteger a otros usuarios de la carretera, los tractores y los equipos remolcados deberán estar diseñados de manera que el conductor pueda mantener el control tanto del tractor como del equipo remolcado en todas las condiciones.
• Los sistemas clave relacionados con la seguridad que pueden ser un problema a velocidades más altas incluyen dirección, frenos, suspensión, neumáticos, alineación, componentes de enganche, estructuras de protección contra vuelcos del tractor (ROPS), emblema SMV y símbolo de indicador de velocidad (SIS).

4.2 ¿QUÉ SABEMOS DE ESTOS PROBLEMAS?

4.2.1 VELOCIDADES DEL TRACTOR.

Históricamente, la mayoría de los tractores en los Estados Unidos fueron diseñados para viajar a una velocidad máxima de aproximadamente 20 mph (30 km/h). Estos vehículos normalmente presentaban ejes traseros rígidos y ejes delanteros montados en muñones con estándares de ingeniería completos disponibles para procesos de diseño y fabricación. En la década de 1980, los tractores europeos, en particular los de 75 kW (100 CV), comenzaron a diseñarse con una velocidad de desplazamiento superior a 40 km/h (25 mph). Físicamente, estos tractores son similares a máquinas de 20 mph (30 km/h), excepto en engranajes y frenos. Las normas del tractor reconocieron su presencia y se modificaron para incorporar normas de frenado adecuadas. En 1994 se introdujeron tractores con una mayor relación de transmisión y suspensión de sus ejes delanteros; estos tractores podían recorrer 50 km/h (32 mph). En 2005, la norma ASABE S390,» Definiciones y Clasificaciones de Equipo de Campo Agrícola», fue revisada para incluir categorías de velocidad de avance. El estándar, también aprobado por el American National Standards Institute (ANSI), dividía el equipo de campo agrícola en 5 clasificaciones de velocidad de avance (Tabla 3) en función de su velocidad de avance máxima nominal en una configuración de equipo original diseñada y especificada por el fabricante. Si bien no hay una definición específica de tractor de «velocidad más alta» en esta norma, para nuestros propósitos, cuando la velocidad más alta de un tractor está clasificada como igual o superior a 25 mph (40 km/h), el tractor se considera un tractor de velocidad más alta.

Cuadro 3. Agricultural equipment ground speed classes

		Ground Speed (km/h)
Agricultural Field Equipment Group	sym	25	40	50	65	>65
Agricultural tractor	ATR	ATR25	ATR40	ATR50	ATR65	ATR65 Plus
Remolcado implementar	ATI	ATI25	ATI40	ATI50	ATI66	ATI65 Más
instalados en la parte Trasera de implementar	MER	No Aplicable
instalados en la parte Trasera de implementar	MER	No Aplicable
Trasera semi-montada implementar	SMR	SMR25	SMR40	SMR50	SMR65	SMR65 Más
Frente semi-montada implementar	SMF	SMF25	SMF44	SMF50	SMF65	SMF65 Más
autopropulsado	SPM	SPM25	SPM40	SPM50	SPM65	SPM65 Plus
Bulk carrier/agricultural trailer	ABC	ABC25	ABC40	ABC50	ABC65	ABC65 Plus

Source: ASAE Standard 390.4 (2005)

Una revisión de los informes resumidos de las Pruebas de tractores de Nebraska muestra que de más de 500 tractores probados (Grasso, 2007), la velocidad del engranaje de carretera de los tractores probados ha aumentado en los últimos cinco años (Figura 1). Actualmente entre el 40-45% de los tractores ensayados son iguales o superiores a 25 mph (40 km/h). En comparación con los tractores ensayados en los últimos 20 años y cinco años (figura 2), se observa un aumento de los tractores ensayados a velocidades iguales o superiores a 25 mph (40 km/h). Los resultados indican que hay tractores disponibles que pueden superar las 25 mph (40 km/h).

Figura 1. La frecuencia de los tractores probados por año que la marcha alta permitió velocidades de desplazamiento superiores o iguales a 25 mph.

Figura 2. El porcentaje de velocidad de marcha alta del tractor para transporte por carretera probado en los últimos 20 años y probado en los últimos cinco años.

4.2.2 DIRECCIÓN DEL TRACTOR.

Históricamente, los tractores han incorporado: a) dirección mecánica pura; b) dirección mecánica asistida hidráulicamente; y c) sistemas de dirección hidrostáticos completos. Mientras que muchos tractores antiguos todavía en uso tienen dirección mecánica, la mayoría de los tractores actuales usan dirección hidrostática. Las características de la dirección hidrostática son:

• Esfuerzo de dirección bajo
• Par de dirección alto
• Respuesta limitada o nula de las ruedas de carretera al volante
• Capacidad de autoalineación limitada o nula, y Dirección limitada
• en caso de fallo del motor o hidráulico.

La pérdida de dirección durante un fallo del motor ha sido un problema, pero las pruebas muestran que en estas situaciones no se produce un mal funcionamiento total del sistema de dirección (Grasso, 2007). El conductor es capaz de dirigir el tractor dentro de un radio determinado y tiene el tiempo adecuado para detener el tractor. La experiencia demuestra que los sistemas de dirección hidráulica no fallan bruscamente. Además, algunos sistemas son autoalineables y están diseñados con suficiente reserva hidráulica para que el conductor responda adecuadamente y mantenga el control del tractor.

La respuesta del vehículo a la entrada del volante es fundamental para la sensación y el comportamiento del vehículo. Si el tiempo es demasiado corto, el tractor será sensible al funcionamiento y requerirá una corrección continua para mantenerlo en línea recta. Por el contrario, si el tiempo es demasiado largo, el tractor tardará en responder y puede crear problemas de dirección para el conductor. En el caso extremo, si el conductor gira primero a la derecha y luego rápidamente a la izquierda (como lo haría mientras conduce un automóvil), el conductor puede girar la rueda a la izquierda mientras, o incluso antes, el vehículo ha comenzado a moverse a la derecha. O el conductor puede continuar girando a la derecha, lo que resulta en girar demasiado a la derecha. En cualquier caso, el volante se desfasa con el movimiento de las ruedas de carretera y, al intentar corregirlo, la columna de dirección puede parecer tener propiedades elásticas. En la práctica, el tiempo de respuesta objetivo para desarrollar la fuerza máxima en las curvas es de entre 0,6 y 0,8 segundos.

4.2.3 FRENADO DEL TRACTOR.

Fundamentalmente, los frenos cumplen la función de reducir la energía cinética del vehículo mediante la conversión en energía térmica. En función del cuadrado de velocidad del vehículo, la energía cinética aumenta rápidamente. Por ejemplo, un tractor que viaja a 50 mph (80 kph) disipa aproximadamente siete veces la energía para frenar que un tractor que viaja a 20 mph (30 kph). Esta situación se ve agravada por el requisito legal de que los vehículos de movimiento más rápido desaceleren a tasas más altas. Por ejemplo, históricamente se ha exigido que los tractores de 20 mph (30 kph) tengan sistemas de frenado capaces de desacelerar a 9,3 pies/s2 (2,8 m/s2). Cuando los tractores alcanzan una velocidad de 30 mph (50 kph), se requiere que desaceleren a una velocidad de 16,4 pies/s2 (5.0 m / s2), que es lo mismo que la industria del transporte por carretera.

Con la combinación de un nivel de energía más alto y una desaceleración más rápida, se requieren sistemas de frenos con excelentes características de disipación de calor. Los tractores convencionales se han basado normalmente en frenos de disco secos o sumergidos en aceite incorporados en el eje trasero del tractor. El aceite utilizado es común con el utilizado para la lubricación de ejes, la lubricación de cajas de engranajes y como suministro de aceite hidráulico externo a los implementos. La contaminación de este aceite con residuos del forro de freno puede provocar graves problemas funcionales dentro de los sistemas hidráulicos o de transmisión del tractor. La descomposición de las propiedades de lubricación del aceite también puede ocurrir si el aceite se somete a altas temperaturas que perjudican la durabilidad de los componentes.

La distribución del peso y los grandes neumáticos traseros de los tractores convencionales han permitido que los tractores generen suficiente esfuerzo de frenado solo con sus ruedas traseras; normalmente, estos tractores no tienen frenos delanteros instalados. El cambio a tractores de 25 mph (40 kph) en Europa ha coincidido con la aceptación casi universal de los ejes motrices con asistencia de ruedas delanteras. Esto ha dado a los fabricantes la oportunidad de activar la transmisión del eje delantero mientras frenan. Esta tecnología también se ha incorporado a los modelos de tractores de 32 mph (50 kph), con la adición de incorporar algún tipo de frenos de disco en el sistema de transmisión delantera para ayudar al esfuerzo de frenado.

De acuerdo con el estándar ANSI/ASAE, S365.8, «Procedimientos de Prueba del Sistema de Frenado y Criterios de Rendimiento de Frenado para Equipos de Campo Agrícolas», los requisitos del sistema de frenado para remolques agrícolas y máquinas agrícolas remolcadas se dividen en dos áreas: una relacionada con equipos remolcados sin frenos y la segunda con frenos:

1. En el caso de los equipos remolcados SIN frenos, se proporcionará la siguiente información: No remolque equipos que no tengan frenos:
   • a velocidades superiores a 20 mph (32 kph); o
   • a velocidades superiores a las recomendadas por el fabricante; o
   • que, cuando esté completamente cargado, tenga una masa (peso) superior a 1,5 t (3300 lb) y más de 1,5 veces la masa (peso) de la unidad de remolque.

1. En el caso de los equipos remolcados CON frenos, deberá facilitarse la siguiente información: No remolque equipos que tengan frenos:
   • a velocidades superiores a 32 mph (50 kph), o
   • a velocidades superiores a las recomendadas por el fabricante, o
   • que, cuando estén a plena carga, tengan una masa (peso) superior a 4,5 veces la masa (peso) de la unidad de remolque.
   • a velocidades superiores a 25 mph (40 kph), cuando está completamente cargado, tiene una masa (peso) superior a 3,0 veces la masa (peso) de la unidad de remolque.

4.2.4 SUSPENSIÓN DEL EJE DEL TRACTOR.

Los tractores estadounidenses no se fabrican tradicionalmente con sistemas de suspensión. Sin embargo, un chasis totalmente suspendido, es decir, un sistema de suspensión para los ejes delantero y trasero, puede mejorar el manejo a todas las velocidades. En un tractor convencional sin suspensión, el peso puede desprenderse de las ruedas cuando se pasa por encima de un bache, lo que proporciona una tracción mínima cuando se aplican los frenos. El peso también se transfiere hacia adelante al eje delantero, pero la mayor parte de la potencia de frenado está en el eje trasero. Estos factores se combinan para limitar la capacidad de frenado del tractor convencional. Con una suspensión completa, a medida que las ruedas pasan por encima de los baches en la carretera, la rueda y el eje pueden moverse hacia arriba fuera del camino del terreno accidentado, mientras que la distribución del peso sigue siendo similar. Con una suspensión completa, las ruedas son más propensas a permanecer en contacto con el suelo, lo que maximizará el coeficiente de tracción de las ruedas durante el frenado y bajo tracción. Por ejemplo, una construcción de chasis completo permite que la masa de la máquina «flote» sobre la suspensión completa mientras los ejes siguen los contornos del suelo.

En general, los beneficios de un sistema de suspensión completa se pueden resumir de la siguiente manera:

• Mayor comodidad de conducción y aislamiento de las vibraciones de todo el cuerpo, tanto en el campo como en la carretera.
• Mejor control del vehículo por parte del conductor a través de variaciones de fuerza al suelo minimizadas de las ruedas.
• Mejores características de manejo del vehículo para un uso más seguro en la carretera, particularmente a velocidades más altas
• Mayor tracción a través de una fuerza constante sobre el suelo en las ruedas.
• Potencial para mayores velocidades de desplazamiento gracias a las aceleraciones minimizadas del cuerpo.

Los requisitos para un sistema de suspensión total óptimo en un tractor, ya sea a mayor velocidad o convencional, son:

• Los neumáticos se mantuvieron de tal manera que la fuerza que ejercen sobre la superficie del suelo permanece casi constante.
• Tractores capaces de experimentar grandes variaciones en la carga, ya sea dentro de la distancia entre ejes (como en un camión cargado) o en voladizo en la parte trasera o delantera del vehículo al transportar implementos montados.
• Durante las operaciones de alta potencia y gran calado, la potencia se transmite a través de las ruedas motrices utilizando baja velocidad y alto par. Este par tiene que reaccionar a través del mecanismo de ubicación del eje sin reacción vertical de los componentes.
• El recorrido significativo del eje para evitar generar fuerzas elevadas sobre el terreno al abordar los baches
• Las características de giro predecibles y controlables se logran más fácilmente con tamaños de neumático iguales en los ejes delantero y trasero.

4.2.5 NEUMÁTICOS PARA TRACTORES / EQUIPOS REMOLCADOS.

El transporte por carretera es uno de los usos extremos de un neumático agrícola porque el peor enemigo de un neumático, además del pavimento duro, es el calor. La presión recomendada no solo depende de la carga del neumático (transportada por el eje), sino que dependerá de la velocidad máxima. Se desarrollan diferentes tablas de carga / inflado para la velocidad máxima de la máquina. Los libros de datos de neumáticos enumeran las capacidades de peso y las presiones de aire recomendadas, junto con las velocidades de desplazamiento máximas.

De acuerdo con la Norma ANSI/ASAE, S430.1, «Presión de inflado y Carga de Neumáticos para equipos agrícolas», los neumáticos de tipo agrícola no están diseñados para uso en vehículos de carretera ni para operar a velocidades superiores a 25 mph (40 km/h), excepto para los neumáticos F1 designados para uso en carretera. Para los neumáticos de tractores agrícolas, de acuerdo con SAE J709, se garantizan designaciones similares para viajes a mayor velocidad.

4.2.6 ROPS EN TRACTORES DE MAYOR VELOCIDAD.

La estructura de protección en caso de vuelco (ROPS), tal como se describe en la Norma J2194 de la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE), «Estructuras de Protección en Caso de Vuelco (ROPS) para Tractores Agrícolas de ruedas», es una estructura de protección diseñada para minimizar la frecuencia y gravedad de las lesiones del operador resultantes del vuelco accidental del tractor. Los ROPS están diseñados para absorber la energía resultante del impacto del tractor con la superficie del suelo durante un vuelco del tractor. La intención de la norma y los procedimientos de prueba, de acuerdo con SAE J67 «Protección Superior para Tractores Agrícolas: Procedimientos de Prueba y Requisitos de Rendimiento», es proteger al operador durante las operaciones de campo y no en caso de accidentes de vehículos. El estándar de prueba ROPS actual limita las velocidades de prueba del tractor a 3-5 mph (5-8 km/h) para el vuelco trasero, y una velocidad mínima de 10 mph (16 km/h) para el vuelco lateral.

Liu y Ayers (2007) informaron sobre las siguientes preocupaciones por ROPS en un tractor de mayor velocidad: 1) cuánta más energía debe absorber un ROPS para un tractor de mayor velocidad; 2) qué tan diferentes son las fuerzas de impacto que generará el tractor de mayor velocidad si se vuelca; 3) cómo influye la velocidad de avance en la energía absorbida por los ROPS en las direcciones longitudinal y vertical; y 4) si los criterios actuales para la prueba de ROPS son compatibles o lo suficientemente fuertes para los ROPS del tractor de mayor velocidad. No abordaron las compensaciones de seguridad que un ROPS más fuerte puede introducir, como una menor visibilidad del operador (especialmente al ingresar a las carreteras), el potencial de disminución de la estabilidad de un centro de masa más alto o el mayor riesgo para otros usuarios de la carretera debido a los tractores de mayor masa.

4.2.7 ENGANCHE DE LA BARRA DE TRACCIÓN.

El enganche de barra de tracción de América del Norte es un enganche de diseño único y puede no ser adecuado para tractores de mayor velocidad. La configuración de la barra de tracción y el pasador de enganche puede dar demasiada flexibilidad para un control estable a mayor velocidad. Un enganche de bola (80 mm considerado como estándar) sería una solución efectiva, pero la ubicación de la bola en relación con el eje trasero del tractor es crítica. Cuanto más adelante esté conectado el enganche, más estable será el equipo remolcado durante el funcionamiento de la carretera. Desafortunadamente, mover la ubicación de enganche hacia adelante disminuye el radio de giro, lo que limita las operaciones durante el trabajo de campo.