Diseñan “prototipo virtual” de desmalezadora manual para control de malezas en hortalizas

La proliferación de malezas compromete seriamente la productividad y sostenibilidad en plantaciones de hortalizas, situación exacerbada por el clima subtropical y el manejo convencional del suelo en el norte grande argentino.

La producción de hortalizas se realiza en forma intensiva (bajo cubierta) o a campo abierto. En ambas modalidades, el proceso se ve amenazado por el avance de las malezas, que compiten con el cultivo principal por agua, nutrientes y sol, lo que provoca una baja en la productividad.

Ante ello, desde el Departamento de Mecánica de la Facultad de Ingeniería de la UNNE, se consideró propicio trabajar en la búsqueda de alternativas para atender la falta de dispositivos tecnológicos de control de malezas que estén al alcance de productores de mediana y baja escala.

Así, en el marco de un proyecto mayor, surgió el desarrollo de una “Desmalezadora manual modular, para control de maleza en hortalizas”, para dar una solución viable a un problema real de la producción hortícola.

“Se busca una alternativa ergonómica, eficiente, de fácil mantenimiento y factible de fabricarse en la región”, explicaron desde el equipo de trabajo integrado por Alfredo Ezequiel Mancuello, becario de investigación, y los docentes Ing. César Gustavo Veroli e Ing. Germán Edgardo Camprubí.

Los avances fueron presentados recientemente, en las “XV Jornadas de Divulgación Científica y Tecnológica” de la Facultad de Ingeniería de la UNNE.

«Se proyectó un prototipo es ergonómico, eficiente y de fácil mantenimiento»
 

DETALLES DEL TRABAJO

En el desarrollo del trabajo, como primera etapa se concretó una instancia de vigilancia tecnológica, para conocer distintos tipos de maquinarias o dispositivos disponibles para el control mecánico de malezas en producciones hortícolas.

Posteriormente, se empezó a trabajar en el diseño y análisis virtual de un prototipo que cumpla con las características de ser “ergonómico”, es decir, que sea cómodo para el operador, “eficiente” para que demande una mínima cantidad de recursos y que el mantenimiento sea realizado por quien adquiera el dispositivo, sin requerir costos extras.

Para el desarrollo del prototipo se emplearon herramientas informáticas de diseño asistido por computadora (CAD) y de análisis asistido por computadora (CAE), que permitieron modelar el conjunto y simular su comportamiento estructural frente a las solicitaciones propias de la operación.

Mediante la aplicación del método de los elementos finitos (FEM), se evaluó la respuesta mecánica de los componentes críticos, optimizando su geometría y garantizando una adecuada relación entre resistencia y peso del conjunto.

Con ese fin, se resolvió trabajar en una máquina manual y de manejo a pie (empuje), de estructura de acero al carbono y peso reducido.

Aspectos técnicos del Prototipo

En el prototipo, las ruedas tienen cuchillas para el control de malezas en los surcos, lo que se conoce como entre-fila.

En cuanto al desmalezado en la inter-fila, se propone un modelo que combina dos tipos de herramientas complementarias: “finger weeder” y “torsion weeder”.

El finger weeder o “carpidor de dedos”, es una pieza de centro circular con dedos salientes en todo su perímetro, hecha de un polímero termoplástico flexible, que se adapta a la forma del suelo.

En su parte inferior y concéntrica, tiene acoplado una especie de “araña de acero”, que a medida que la máquina avanza, esta base interactúa con el suelo y aporta el giro a la herramienta, lo que le permite controlar la maleza en la línea recta, entre tallo y tallo. Estos dedos penetran superficialmente en el suelo (1–3 cm) y remueven la tierra entre las plantas, arrancando o enterrando las malezas allí presentes.

La adopción de los carpidores de dedos como elemento de trabajo, abre también una línea de investigación vinculada al desarrollo de nuevas configuraciones geométricas mediante tecnologías de fabricación aditiva. Es que la posibilidad de modelar y fabricar prototipos en materiales poliméricos por impresión 3D, permite evaluar de manera ágil diferentes diseños, durezas y disposiciones de los dedos, optimizando su desempeño frente a distintos tipos de suelo y condiciones de maleza.

En cuanto al torsion weeder o “carpidor de torsión”, este dispositivo arrastra la maleza presente en la línea recta cercana al tallo, no entre cada uno de ellos, por eso se indica que son herramientas complementarias para el control mecánico de maleza en la inter-fila.

El mando del prototipo es ergonómico y cuenta con una transmisión efectiva de fuerza, ya que forma una línea recta con los brazos del operario. La altura es regulable, asegurando comodidad para personas desde 1,65 a 1,90 metros.

La propuesta incluye un sistema amortiguador con resorte acoplado a los finger weeders, que absorbe posibles impactos transmitidos desde el suelo.

Además, el ancho de las ruedas y herramientas son ajustables, por lo que se pueden adaptar a cultivos de distintas dimensiones y disposiciones.

AVANCES PROMISORIOS

“La versión manual de la desmalezadora presenta viabilidad técnica y representa una solución factible para la problemática de malezas en campos hortícolas”, sostuvo el estudiante Mancuello, quien desarrolla la investigación con una beca del Instituto Chaqueño de Ciencia, Tecnología e Innovación (ICCTI).

Recordó que lograr un efectivo control de las malezas repercute en una mejora de los indicadores de productividad del cultivo principal y además se reducen los tiempos de trabajo en las plantaciones. Además, se logra una reducción del uso de herbicidas.

Agregó que con la propuesta se cubre la falta de oferta tecnológica en el mercado para este sector productivo de mediana y baja escala, y además el prototipo tiene potencial de fabricación en la región, en las metalúrgicas del nordeste.

En esa línea, comentó que, una vez finalizado el prototipo virtual, se prevé la elaboración de planos y documentación técnica para su eventual fabricación.

Desde el Departamento de Mecánica destacaron que la desmalezadora manual se enmarca en una línea de investigación aplicada, orientada a identificar y caracterizar las necesidades de mecanización de las actividades productivas de mediana y baja escala, con énfasis en la agricultura familiar del NEA, grupo que favorece a la soberanía y seguridad alimentaria, protege la biodiversidad y aplica prácticas sustentables/agroecológicas.

Indicaron que esta línea de trabajo contribuye además a la formación de recurso humano calificado y favorece la vinculación con sectores que demandan innovaciones adaptadas a su realidad productiva.