Desarrollo de un sistema mecatrónico para el control de los dosificadores de semilla, fertilizante y pesticida de una sembradora – fertilizadora

Abstract

En las máquinas sembradoras-fertilizadoras, los elementos de mayor importancia que afecta la calidad de aplicación de los insumos son los dosificadores, los cuales para su accionamiento utilizan una rueda motriz y un sistema de transmisión por cadena o engranes, para las máquinas más utilizadas en el campo mexicano. Este tipo de accionamiento se ve afectado por las condiciones del suelo, cubierta vegetal y velocidad de avance de la máquina debido al deslizamiento de la rueda motriz o bloqueo del sistema de transmisión por residuos vegetales, afectando así el funcionamiento de los dosificadores. En algunos países este tipo de accionamiento ha sido reemplazado por sistemas electromecánicos (utilizan motores eléctricos para accionar los dosificadores) e hidráulicos (utilizan motores hidráulicos para accionar los dosificadores) que permiten eliminar esta desventaja. En el presente trabajo se desarrolló un sistema mecatrónico (SM) para el control de los dosificadores de semilla, fertilizante y pesticida de la máquina sembradora-fertilizadora Modelo LC-U-N del fabricante Sembradoras del Bajío S.A. de C.V.; además del desarrollo de la instrumentación y el equipo necesario para la realización de las pruebas de laboratorio de la máquina. El SM está basado en la plataforma de desarrollo Arduino como unidad de procesamiento y control, además de motores de corriente directa para accionar los dosificadores. El SM permite el cambio continuo y en tiempo real de la dosis de aplicación de cada uno de los insumos (semilla, fertilizante y agroquímico), así como el control de la presión de vacío en la cámara de succión del sistema neumático. Los cambios de la dosis de aplicación se logran con el control de la frecuencia de rotación de los dosificadores, utilizando la técnica de modulación por ancho de pulso (PWM) y el diseño de controladores tipo ProporcionalIntegral (PI) y Proporcional-Integral-Derivativo (PID). Los controladores permiten alcanzar la dosis de aplicación deseada para cada uno de los insumos en un tiempo máximo de 2 s, alcanzando el estado estable en un tiempo máximo de 2.5 s, con errores de la variable de control (frecuencia de rotación) dentro del intervalo del ± 5%, a excepción del dosificador de pesticida que presenta errores dentro del ± 10%. Se logra obtener un desempeño aceptable para los controladores de cada uno de los dosificadores y del controlador de la presión de vacío del sistema neumático de semilla.