Aumentar la producción azucarera, constituye unas de las premisas fundamentales del Grupo Empresarial AZCUBA. En este sentido, se han tomado diferentes medidas con el fin de aumentar la eficiencia de las actividades agrícolas. Tal es el caso de la inserción de las cosechadoras Case IH Austoft 8000 (A8000) a los pelotones cañeros de diversas Empresas Azucareras del país. Por su parte, el empleo de esta nueva tecnología introdujo notables transformaciones en la cosecha mecanizada, como son: la extensión de la jornada de trabajo de 8 a 24 horas; la elevación de la productividad de 12 a 50 toneladas por horas y la reducción de las materias extrañas de 12 a 6 % (Daquinta, 2017).
Los elevados índices de eficiencia de las A8000, se encuentran respaldados por un sistema automatizado compuesto por diversos sensores, actuadores, módulos de control y como principal interfaz con el operador un computador de abordo, también conocido como monitor de rendimiento. Este integra las funcionalidades de supervisar y configurar determinados subsistemas de la cosechadora, así como exportar los datos de cosecha; se le llama así a la información captada por los diferentes sensores de la máquina, vinculada a una ubicación específica . Con el procesamiento de los datos de cosecha, es posible la generación de mapas representativos de disímiles variables, a los que (Benjamin et al., 1998); (Wendte et al., 2001); (Cerri y Magalhães, 2005); (Mailander et al., 2010); (Albarenque y Vélez, 2011), definen como mapa de rendimiento. En cambio, para otros autores (Magalhães y Cerri, 2007); (Esquivel et al., 2008), dicho término se refiere estrictamente a la representación del volumen de caña cosechada. En este trabajo, se utiliza el término de acuerdo con la primera de estas definiciones.
El empleo de las nuevas tecnologías de gestión de parcelas, presupone la manipulación y registro de un elevado volumen de información; lo que hace necesario el uso de programas computacionales. Estos, según (Bongiovanni et al., 2006); (Olsen y Hussey, 2015), pueden ser agrupados en dos tipos: los específicos, cuando son desarrollados por los propios creadores de los monitores de rendimiento o generales, cuando presentan compatibilidad con una variada gama de monitores de distintos fabricantes.
Spatial Management System (SMS, por sus siglas en inglés) figura entre los software generales más empleados por los usuarios de las nuevas tecnologías agrícolas. Este paquete computacional pone a disposición de los agricultores, variadas herramientas para la gestión de las maquinarias que hasta la fecha no han sido empleadas en su totalidad por el personal de AZCUBA. Por su parte estos emplean un sistema de “control de flota” basado en la distancia recorrida, registrada por un receptor de posicionamiento externo al sistema de la cosechadora. Además, se registra el combustible consumido proveniente de la relación entre: el volumen del tanque de cada máquina y el despacho realizado por el carro cisterna. Este procedimiento, requiere de mediciones visuales y elementos externos con costos de funcionamiento apreciable.
En el presente trabajo, se exponen las potencialidades del software SMS para la gestión de las cosechadoras Cañeras Case IH A8000, lo cual permitirá automatizar el sistema de control de flota empleado hasta el momento por el personal de AZUCUBA. Para dar cumplimiento a este objetivo, se hará mención de las características generales del software y sus principales herramientas de procesamiento y análisis de los datos de cosecha. Adicionalmente, se presentará a través de un estudio de caso, la experiencia del empleo de este sistema en el Central Azucarero Héctor Rodríguez de la provincia de Villa Clara.
El desarrollo de la presente investigación, parte de la correcta configuración del monitor de rendimiento AFS Pro 700 y del receptor de posicionamiento global presente en las cosechadoras de este tipo. Es importante resaltar que para la realización de este trabajo no se requieren adaptaciones en las maquinarias, pues el mismo se basa en el empleo del paquete tecnológico ya instalado en las mismas. Las correctas parametrizaciones de los elementos antes citados, posibilita el registro, de aproximadamente treinta variables representativas del estado de la máquina y su operación en el campo.
El empleo de software de mapeo de datos de cosecha, es de vital importancia para el ordenamiento del volumen de datos proporcionados por los monitores de rendimientos de las máquinas del sistema avanzado de cultivo. Ellos posibilitan refinar la información contenida en los datos de cosecha, a través de: la corrección de la ubicación de la máquina, la eliminación de valores fuera de rango, y la generación de su curso a partir de la lectura del receptor de posicionamiento (Griffin et al., 2008).
Para el procesamiento de los datos de cosecha empleó el software SMS, el cual figura entre los programas computacionales de este tipo con mayor renombre internacional. Desarrollado por la firma Ag Leader, es capaz de leer datos provenientes de monitores de rendimiento de firmas como John Deere, AGCO y Case IH. Se encuentra disponible para sistemas operativos superiores a “Windows XP” y cuenta con las versiones Mobile (Móvil), Basic (Básica) y Advanced (Avanzada). Todas poseen períodos de pruebas de 21 días y para prolongar su uso, se requiere el pago de licencias con costos de $ 495.00, $ 750.00 y $ 1999.00 USD respectivamente (Tejeda, 2016). La primera de estas versiones, es destinada a dispositivos móviles con sistema operativos Windows Phone, cuya versión sea superior a la 5.0. Brinda soporte para la conexión de dispositivos de posicionamiento, lo que posibilita la creación y registro de datos, tales como: linderos, muestreo de suelos, operaciones de corte, entre otros.
Por otra parte, la versión avanzada del software incluye las mismas funciones que la básica. Sólo que, la primera de estas, incorpora otras prestaciones que permiten aumentar la versatilidad del programa. Razón por la cual se describirán, en lo adelante, solamente las funcionalidades de la versión avanzada.
Los mapas de rendimiento constituyen una herramienta fundamental para la aplicación de técnicas avanzadas de gestión agrícolas. Estos no son más que una representación, en forma de puntos, del comportamiento de una variable a lo largo de la trayectoria seguida por el vehículo durante las operaciones de trabajo. Las variables representadas dependerán de la información proporcionada por los sensores, lo que hace posible la creación de mapas de rendimiento de: la velocidad de avance, la presión de aceite del motor, la temperatura del líquido de refrigeración, entre otros (Albarenque y Vélez, 2011).
SMS, a través de sus funciones de creación de mapas, posibilita la generación y exportación de los mapas de rendimiento representativos a la totalidad de las variables registradas por el monitor de rendimiento. Un valor agregado proporcionado por el software, a la representación antes mencionada, es la zonificación de ambientes. Esta puede ser llevada a cabo a través de imágenes satelitales, archivos de superficie, entre otros. Con esta funcionalidad, se proporciona a los usuarios, toda una amplia gama de análisis como son: el estado técnico del vehículo, las maniobras del operador y su relación con el espacio de trabajo.
Otra forma de relacionar las operaciones de la máquina con el entorno de operación es la generación de mapas de 3 Dimensiones (3D), la cual crea un perfil del terreno labrado a partir de las mediciones de altura proporcionadas por el receptor de posicionamiento.
La creación de Informes de Operación es la potencialidad del software para visualizar los valores estadísticos (máximo, mínimo, promedio y total) de las variables exportadas por la maquinaria. Esta información puede ser agrupada según los elementos de administración Agricultor, Granja y Lote. Entre los informes más empleados por los usuarios de las nuevas tecnologías agrícolas, se encuentran: el de operador, uso de recursos y resumen de cosecha. Estos posibilitan agrupar la información en función del elemento seleccionado facilitando, de esta manera, los análisis posteriores.
Los datos a mostrar pueden ser tomados directamente desde el monitor, producto de análisis realizados por el software, e inclusive, pueden ser añadidos manualmente en caso de no contarse con el sensor requerido. A partir de encuentros técnicos realizados con los directivos de la Empresa Azucarera de Villa Clara, se constató que entre las variables manipuladas por su actual sistema de control de flota se encuentran:
Distancia recorrida (m)
Tiempo de trabajo (h)
Área Cosechada (ha)
Consumo total de combustible (l)
Velocidad Promedio (km/h)
Índice de Consumo (l/h)
Todas las variables citadas anteriormente, e incluso los índices producto de la combinación de ellas, pueden ser perfectamente reproducidas en los diferentes informes brindados por el software. Esta funcionalidad, posibilita sustituir el engorroso proceso de recolección manual de los datos por parte del personal de la Empresa Azucarera.
Las diferentes opciones de Análisis Avanzado con que cuenta el software, hacen posible examinar detalladamente variables con el fin auxiliar la toma de decisiones administrativas. Entre los análisis presentes se encuentran los de:
Comparación: Se crea un reporte con los valores máximo, mínimo, promedio y total de las variables seleccionadas.
Correlación: Se analizan los diferentes conjuntos de datos seleccionados y se genera una matriz con la correlación existente entre cada elemento que se compara.
Promedios Multianuales: Se toma el registro histórico de las variables, se normalizan y se combinan sus promedios en un único informe. Este análisis adquiere su utilidad una vez almacenado los datos correspondientes a varias cosechas.
A manera de ejemplo, se llevó a cabo una prueba en tres cosechadoras Case IH A8800 propiedad del Central Azucarero Héctor Rodríguez, el cual está adscrito a la Empresa Azucarera de Villa Clara. El área de trabajo corresponde a los lotes 3, 4 y 5 de la granja 1304, perteneciente a la UBPC Monte Lucas (22°50´58.531"N, 79°59´21.239"W). La información registrada corresponde al tiempo de las diferentes operaciones de la cosecha, las variables involucradas en dicho proceso y la información de administración espacial correspondiente al área de cultivo.
Antes de comenzar las labores, se llevó a cabo la configuración de los dispositivos esenciales para la exportación de los datos de cosecha, así como la introducción de la información correspondiente a los operadores y la zona de labranza (agricultor, granja y lote).
Una vez culminada la jornada de trabajo, se cargaron los datos en el software SMS para generar los diferentes mapas e informes correspondientes a la actividad realizada. En la Figura 1 se exhiben las trayectorias seguidas por las cosechadoras en el área de trabajo. El empleo de esta información en los sistemas de control de flota, podría ser de gran utilidad para toma de decisiones administrativas enfocadas a la optimización de las operaciones agrícolas. Para la representación, se empleó como fondo la zonificación de las áreas de cultivo de la empresa. Si bien esta representación mejora la visualización, es posible también, incluir al fondo información referente a: tipo de cultivo, área comprendida, objetivo de rendimiento, entre otras. De esta forma se vincula al software SMS la información espacial de las Empresas Azucareras que ha sido confeccionada con anterioridad a través del software MapInfo.
El comportamiento de determinados parámetros de la máquina y su relación con el entorno de operación constituye otro de los posibles análisis contenidos en la utilización de la información geográfica en el software SMS. La Figura 2 muestra el mapa en tres dimensiones de la variable carga del motor. Esta permite asociar las irregularidades del terreno con la operación de la cosechadora y en función de esto regular el régimen optimizando el uso del motor. Además, sirve de base para la creación de un perfil del terreno, el cual podría dar una idea de la nivelación del mismo y servir de base para trabajos posteriores con las máquinas correspondientes.
La confección de mapas de rendimiento puede hacerse extensivo a toda la amplia gama de variables proporcionadas por las cosechadoras, e incluso empleando los sensores adecuados, podría obtenerse el mapa de rendimiento del cultivo, variable que hasta la fecha es tomada en base a estimaciones de los agricultores.
Por otra parte, en la Tabla 1, se reflejan las variables que intervienen en los actuales análisis realizados por el personal de AZCUBA. Estas pueden ser agrupadas según el área de trabajo, el operador o simplemente la maquinaria.
La cantidad de caña cosechada figura entre los elementos de mayor interés para los directivos de las empresas azucareras, sin embargo, las cosechadoras presentes en el país no están equipadas con sensores capaces de captar dicha variable. Es por ello que la variable “Caña Cortada”, fue insertada manualmente al software a partir de la lectura de la báscula de la fábrica.
El elevado consumo de combustible de las cosechadoras representa, según (Ripoli et al., 2004), cerca del 40 % de los gastos de fabricación del azúcar. Por cuanto, el análisis estadístico del combustible utilizado y sus correspondientes tasas de consumo en función del área y el tiempo, constituyen variables seriamente examinadas para conocer la eficiencia de la producción. A modo de ejemplo, en la Tabla 2 se muestran los valores máximos, mínimos y promedios de las tasas de consumo de combustible en relación con el área (l/ha) y el tiempo (l/h). En este caso solo se resumen los datos de una misma cosechadora (2362).
La supervisión de diferentes parámetros mecánicos del motor, durante la realización de las labores agrícolas, aporta valiosa información en la búsqueda de estrategias para reducir la emisión de sustancias nocivas y prolongar la vida útil de la maquinaria (Barreiro et al., 2010; Placeres, 2015).
De los análisis referidos con anterioridad, puede identificarse comportamientos fuera de lo normal de determinadas variables, lo cual puede ser causado por diferentes factores como las fallas en los subsistemas de la máquina, las características propias del terreno o bien una mala maniobrabilidad del operador. De ahí que los análisis de correlación (Tabla 3) podrían identificar la fuente del problema.
Con el empleo de todas las funcionalidades antes citadas podría darse paso al estudio de una solución para el cálculo puntual de la masa de caña cosechada, variable que hasta la fecha no es conocida por los usuarios de la Agroindustria Azucarera Cubana. En ese contexto el Grupo de Automática Robótica y Percepción (GARP) de la UCLV, estudia las posibles soluciones a tal problemática.
La información procesada en el software SMS a partir de los datos de cosecha de la combinada, proporciona una mayor información del estado técnico de la maquinaria y de sus operaciones en el campo.
Las diferentes prestaciones del software SMS hacen posible automatizar el sistema de control de flota de las cosechadoras cañeras Case IH A8000 empleado hasta la fecha por el personal de AZCUBA.
Con el uso del software SMS y las combinadas cañeras Case IH A8000, se hace posible la aplicación de técnicas avanzadas de gestión agrícola en la cosecha de caña de azúcar.