Abadia (2018)ABADIA, R.L.A.: “La cosecha mecanizada de caña de azúcar. Apuntes básicos de mejoramiento”, [en línea], En: Conferencia Red agrícola Trujillo-Perú, agosto, 2018, Trujillo, Perú, 2018, Disponible en: https://www.redagricola.com/pe/assets/uploads/2018/08/1--luis-armando-abadia-optimizacion-de-cosecha-mecanica-de-cana-de-azucar.pdf, [Consulta: 21 de octubre de 2019]. highlights that the basic function of the base cutter is to cut the cane stalks with the edge of its cutting segments. In a 60 cm width, the cane will remain outside the maximum working area of the discs. The sugarcane must be planted between 40 and 50 cm maximum, but avoiding that the strains run from the first cut or shoot. The agricultural work of desiccation or removal of excessive shoots of lateral plants must be continued. An excessive number of stems in the cutter- disc tandem will cause binding, poor cut, cane loss and regrowth problems.

The base cutting mechanisms are designed based on two main systems: cutting system with cutter-bar and rotary cutting system (Patil & Patil, 2013PATIL, M.; PATIL, P.D.: “Optimization of blade angle for cutting system of sugar cane harvester”, International Indexed & Refereed Research Journal, 42(4): 49-52, 2013.). The rotary cutter with cutter-blades is used more often than the cutter-bar for thick stalks (such as sugarcane) which have more cutting resistance. The advantage of this mechanism is that rotary cutters exert high inertia and impact forces on the stem while cutting when the cutting discs have a large diameter (up to 90 cm). Especially, when cutting high tonnage (high density) stems, the advantage of using inertia and impact force becomes more prominent. Therefore, the base-cutter of the sugarcane harvesters in use today, generally consists of two rotating discs with counter-rotation that perform the cut without support (A) with replaceable cutting segments (blades) on each disc, (B) installed on its periphery (Figure 1), which act with 60% of its contact area cutting the sugarcane against the ground (Ma et al., 2014MA, S.; KARKEE, M.; SCHARF, P.A.; ZHANG, Q.: “Sugarcane harvester technology: a critical overview”, Applied engineering in agriculture, 30(5): 727-739, 2014, ISSN: 0883-8542.).

The current harvesters use a base cutting mechanism with a rotating disc that cuts the sugarcane stalks without support and by impact, after they are deflected by an angle (β) in the direction of the movement of the machine by the tumbler roller, as seen in Figure 2a. Figure 2b shows an analysis of the shear force in the direction of shear. The shear force is equal to the sum of the inertial force (the resistance to acceleration of the disk), the bending force (the static reaction due to the stem flexing in the shear direction), traction force (the static reaction due to the tension of the stem along the direction of its axis) and the friction force between the stem and the tumbler roller (Sitkei, 1986SITKEI, G.: “Cutting of agricultural materials”, En: Mechanics of agricultural materials, Amsterdam, The Netherlands, pp. 439-457, Elsevier, Chapter 17, 1986.; Ma et al., 2016MA, S.; SCHARF, P.; ZHANG, Q.; KARKEE, M.; TONG, J.; YU, L.: “Effect of cane stool density and stubble height on sugarcane stubble damage in Hawaii fields”, Transactions of the ASABE, 59(3): 813-820, 2016, ISSN: 2151-0032, DOI: http://dx.doi.org/10.13031/trans.59.11334.). The parameters distinguished in Figure 2 correspond to:

To complete the cut, the force exerted at the peripheries of the cutting point must be greater than the total resistance force. From the relative position of the tumbler roller the base-cutter is considered fixed and the friction force can also be considered fixed. If the shear velocity is fixed, then the inertia is fixed, and the sum of the bending and the traction is determined by the deflection of the stem in the shear direction (Ma et al., 2016MA, S.; SCHARF, P.; ZHANG, Q.; KARKEE, M.; TONG, J.; YU, L.: “Effect of cane stool density and stubble height on sugarcane stubble damage in Hawaii fields”, Transactions of the ASABE, 59(3): 813-820, 2016, ISSN: 2151-0032, DOI: http://dx.doi.org/10.13031/trans.59.11334.).. The greater the deviation, the greater the risk of ineffective cutting, because the stem could fracture and crack due to the effect of the cut. The deflection of the stem in the cutting direction depends mainly on the distance between the cutting point and the fulcrum on the ground (Persson, 1987PERSSON, S.: “Basic force, stress, and energy concepts”, En: Mechanics of cutting plant material, Chapter 6, ser. ASAE, vol. I, St. Joseph, Mich., USA, pp. 125-265, 1987.)

Most of the relevant studies Kroes (1997)KROES, S.: The cutting of sugarcane, University of Southern Queensland, PhD diss., Toowoomba, Queensland, Australia, 1997.; Mello & Harris (2003)MELLO, R. da C.; HARRIS, H.: “Desempenho de cortadores de base para colhedoras de cana-de-açúcar com lâminas serrilhadas e inclinadas”, Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 7(2): 355-358, 2003, ISSN: 1807-1929.; De Toledo et al. (2013)DE TOLEDO, A.; DA SILVA, R.P.; FURLANI, A.C.E.: “Quality of cut and basecutter blade configuration for the mechanized harvest of green sugarcane”, Scientia Agricola, 70: 384-389, 2013, ISSN: 0103-9016. investigate the base cut of a single stem. Considering that the study investigates the quality of the base cut of a whole seedling (multi-stem stump), the spacing between the seedling stems in a stump determines the maximum angle that the seedlings can deviate before touching the neighboring stems. When a stem is cut, the neighboring stem will prevent a large deviation.

The stems are tilted an angle α (in the cutting direction) which is defined as the angle between the lead line (vertical to the ground) and the central axis of the stem before being impacted by the base-cutter blade (Figure 2b). During the base cutting process, the stems are deflected in the cutting direction by an additional angle α1 (deflection) caused by the base-cutter, so in high cane density fields (where the space between the stems decreases and the deflection), the shear process becomes more complex.

Deflection in the base cutting process is used to explain the relationship between the stem damage length and the seedling density, as well as the relationship between the damage length and the cutting height, because the seedling density and the cutting height affect the deflection of the stem during the process. For the combines, the cutting process is considered the active energy-consumption phase in the operation of the equipment. Guarnieri et al. (2007)GUARNIERI, A.; MAGLIONI, C.; MOLARI, G.: “Dynamic analysis of reciprocating single-blade cutter bars”, Transactions of the ASABE, 50(3): 755-764, 2007. develop a complete mathematical model for a cutter bar with a blade coupled to a crankshaft. The analysis of the system performance shows that the model is successful. Zastempowski & Bochat (2014)ZASTEMPOWSKI, M.; BOCHAT, A.: “Modeling of Cutting Process by theShear-Finger Cutting Block”, Applied Engineering in Agriculture, 30(3): 347-353, 2014, ISSN: 0883-8542. present a characteristic mathematical model for the stem cutting process, which generates a typical curve that describes the cutting process, divided into three stages as shown in Figure 3. The model is verified and has a good correspondence with the experimental results during the performance of the tests.

Shen et al. (2016)SHEN, C.; CHEN, Q.M.; LI, X.W.; TIAN, K.P.; HUANG, J.C.; ZHANG, B.: “Experimental analysis on single-stalk cutting of hemp.”, International Agricultural Engineering Journal, 25(4): 187-196, 2016, ISSN: 0858-2114. explain that in Figure 3, where curve 1 is the force-displacement curve under the zero-load test and curve 2 is the force-displacement curve when the cutter-blade cuts the stem, three regions are represented, marked as A, B and C, which constitute the stages as initial development of the cut, shear deformation of the stem cross section and time after the cut, respectively.

It expresses that in region A, the value of the force increases continuously from zero after the edge of the cutter-blade begins to have contact with the stem. In this region, the cutting process takes place and at the moment in which this has been achieved, the cutting force reaches the maximum value and the structure of the stem is destroyed, the cutter-blade has cut the stem and the curve enters the region B, where the cutting force decreases sharply. At the time of cutting, the cutting action and the advance of the tool occur simultaneously and the curve fluctuates after entering the final phase of the cut, however, the magnitude of the resultant force gradually decreases with the progressive decrease of the area of ​​the cut.

He adds that at the moment when the stem is completely cut, the magnitude of the cutting force drops suddenly and the curve enters region C. Theoretically, this region does not participate in the process of cutting the stem and its value must correspond to the value of the force on the zero-load curve. However, some fibers can enter the space between the base cutter-blade during the process, increasing the friction force with the movement of these tools, so the magnitude of the cutting force in curve 2 is slightly higher than of curve 1 of zero loads in this region. Regions A and B are the ones that really intervene in the sugarcane stem cutting process. According to Srivastava et al. (1993)SRIVASTAVA, A.K.; GOERING, C.; ROHRBACH, R.P.; BUCKMASTER, D.R.: Engineering principles of agricultural machines, Inst. American Society of Agricultural and Biological Engineers, St. Joseph, MI, USA, publisher: American society of agricultural engineers St. Joseph, 1993. and Chen et al. (2004)CHEN, Y.; GRATTON, J.L.; LIU, J.: “Power requirements of hemp cutting and conditioning”, Biosystems Engineering, 87(4): 417-424, 2004, ISSN: 1537-5110., mechanical properties of the stems to be cut can be obtained through the force-displacement curve: the maximum shear force (the difference between the magnitude of the maximum value of the cutting force in curve 2 and the value of zero loads in curve 1 during cutting) and the energy at cutting of a single stem (the area under the curve of cutting force 2 and curve 1 of zero loads in region A and region B, calculated according to numerical integration) .

An integral harvester works in the following way: once the machine is positioned in front of the cane furrow and begins to advance, the first action it performs is to cut the tips of the plant (which have very low sucrose content) through a mechanism called topper. These tips detach to the side and are scattered on the ground along the furrow. From behind, the machine feeding system begins acting, made up of the line dividers and feeder rolls that direct the cane. The tumbler roller tilts the cane so that its base is exposed to the base cutting system. The harvest dividers introduce the cane towards the center of the machine and help to lift the canes that are fallen or crossed (Valeiro & Biaggi, 2019VALEIRO, A.; BIAGGI, C.: Revisión crítica de la evolución tecnológica de la cosecha de la caña de azúcar en la Argentina”, Revisiones- RIA, Trabajos en prensa, 2019.).

The base cut is one of the main functions of the machine, it is the most delicate operation for the incorporation of soil and stumps, the destruction of the crop and the losses of cane left in the field due to the excessive height of the stump (Figure 4). The quantity and quality of the cane that goes to the mill largely depends on its efficiency. Anything that is polluting material (mainly soil and parts of the plant) that enters the system, reduces the milling capacity and increases the losses of sucrose in the sugar production stages (Abadia, 2018ABADIA, R.L.A.: “La cosecha mecanizada de caña de azúcar. Apuntes básicos de mejoramiento”, [en línea], En: Conferencia Red agrícola Trujillo-Perú, agosto, 2018, Trujillo, Perú, 2018, Disponible en: https://www.redagricola.com/pe/assets/uploads/2018/08/1--luis-armando-abadia-optimizacion-de-cosecha-mecanica-de-cana-de-azucar.pdf, [Consulta: 21 de octubre de 2019].); Valeiro & Biaggi, 2019VALEIRO, A.; BIAGGI, C.: Revisión crítica de la evolución tecnológica de la cosecha de la caña de azúcar en la Argentina”, Revisiones- RIA, Trabajos en prensa, 2019.). The cutting of the sugarcane stalks carried out by the base cutting apparatus takes place in difficult situations, since the base cutter-blades, in addition to cutting the cane stalks, frequently come into contact with various obstacles that are encountered in the furrow (stones, tree stumps, metal sections), which affects the proper performance of this operation. However, the main problem faced by these tools is the excessive wear they suffer during the cutting operation, which causes them to be rapidly and continuously replaced (Daquinta, 1995DAQUINTA, G.L.A.: “Nueva tecnología para la fabricación de la cuchilla del aparato de corte inferior de las cosechadoras de caña KTP”, Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 5(1): 64-67, 1995, ISSN: 1010-2760, E-ISSN: 2071-0054.).

The type and intensity of wear in the base cutter-blade are a function of the nature and mechanical properties of the material of these tools, the operating conditions, the physical-mechanical and anatomical properties of the stems and the particles of the soil (Fielke et al., 1993FIELKE, M.J.; RILEY, T.W.; STATTERRY, M.G.; FITZPATRICK, R.W.: “Comparison o tillage forces and wear rates of pressed and cast cultivador shares”, Soil & Tillage Research, 25: 317-328, Elservier Sciene publishers B. V., Ámsterdam, 1993.).

According to Guul (as cited in González et al. (2008)GONZÁLEZ, S.H.A.; TORO, B.A.; ÁLVAREZ, M.F.; CORTÉS, M.E.A.: “Correlación entre propiedades anatómicas, resistencia a flexión estática y energía requerida para el corte de la caña de azúcar (saccharum officinarum L.)”, Revista Facultad Nacional de Agronomía Medellín, 61(2): 4709-4720, 2008, ISSN: 0304-2847., to analyze the interaction between the base cutter-blades, the sugar cane and the particles in the environment, the following five factors must be considered during the cut:

Furthermore, he insists that the different unsuitable field conditions must be gradually improved to bring the machines closer to the best possible designs (Figure 7). The same fields with different furrow or ridge geometries (1), irregularities in the irrigation lanes due to inadequate agricultural work (2) must be corrected, since in these conditions soil and stumps are incorporated, damage to the crop occurs and wear of the blades is favored. In the ideal conformation (3), it is observed that the spaces between furrows, the height of the ridge and its geometric shape are all uniform.

Another important aspect considered by this author is the handling and assembly of the base-cutter blades (Figure 9), which combined with the inadequate cutting height and inadequate angulation of the base-cutter disc, in addition to generating incorporation of foreign matter in soil and stumps up to 0,5% and crushing losses of up to 0,6 tons of cane per hectare, contributes to the accelerated wear of the mimes. In the same way, a longer cutter-blade (Figure 10), avoids the contact of the disc with the ground, the removal of stumps and bursting of the cane and favors an optimal use of the edge that increases the useful life of the tool.

Abadia (2018)ABADIA, R.L.A.: “La cosecha mecanizada de caña de azúcar. Apuntes básicos de mejoramiento”, [en línea], En: Conferencia Red agrícola Trujillo-Perú, agosto, 2018, Trujillo, Perú, 2018, Disponible en: https://www.redagricola.com/pe/assets/uploads/2018/08/1--luis-armando-abadia-optimizacion-de-cosecha-mecanica-de-cana-de-azucar.pdf, [Consulta: 21 de octubre de 2019]. destaca que la función básica del cortador base es cortar con el filo de sus segmentos de corte los tallos de caña. En 60 cm de anchura se quedará caña por fuera del área de máximo trabajo de los discos. La caña debe quedar sembrada entre 40 y 50 cm máximo, pero evitando que las cepas se corran a partir del primer corte o retoño. Debe continuarse con la labor agrícola de deshije o retirada de excesivos brotes de plantas laterales. Un excesivo número de tallos en el tándem de corte de los discos causará atascamiento, mal corte, pérdida de caña y problemas de rebrote.

Los mecanismos de corte base están diseñados en función de dos sistemas principales: sistema de corte con barra de corte y sistema de corte giratorio (Patil & Patil, 2013PATIL, M.; PATIL, P.D.: “Optimization of blade angle for cutting system of sugar cane harvester”, International Indexed & Refereed Research Journal, 42(4): 49-52, 2013.). El mecanismo de corte giratorio con segmentos de corte se usa con más frecuencia que el mecanismo de corte con barra de corte para tallos gruesos (como la caña de azúcar) que tienen más resistencia al corte. La ventaja de este mecanismo es que los cortadores giratorios ejercen una gran inercia y fuerzas de impacto en el tallo al cortar cuando los discos de corte tienen un diámetro grande (hasta 90 cm). Especialmente, cuando se cortan tallos de alto tonelaje (alta densidad), la ventaja de usar la inercia y la fuerza de impacto se vuelve más prominente. Por lo tanto, el cortador base de las cosechadoras de caña de azúcar que se usa en la actualidad, generalmente consta de dos discos giratorios con rotación contraria que realizan el corte sin apoyo (A) con segmentos de corte (cuchillas) remplazables en cada disco (B) instalados en su periferia (Figura 1), que actúan con un 60% de su área de contacto cortando la caña contra el suelo (Ma et al., 2014MA, S.; KARKEE, M.; SCHARF, P.A.; ZHANG, Q.: “Sugarcane harvester technology: a critical overview”, Applied engineering in agriculture, 30(5): 727-739, 2014, ISSN: 0883-8542.).

Las cosechadoras actuales utilizan mecanismo de corte base con disco giratorio que realizan el corte sin apoyo y por impacto de los tallos de caña de azúcar, luego de estos ser desviados un ángulo (β) en la dirección del movimiento de la máquina por el rodillo tumbador, como se observa en la Figura 2a. La Figura 2b muestra un análisis de la fuerza cortante en la dirección del corte. La fuerza cortante es igual a la suma de la fuerza inercial (la resistencia a la aceleración del disco), la fuerza de flexión (la reacción estática debido a que el tallo se flecta en la dirección cortante), fuerza de tracción (la reacción estática debido a la tensión del tallo a lo largo de la dirección de su eje) y la fuerza de fricción entre el tallo y el rodillo tumbador (Sitkei, 1986SITKEI, G.: “Cutting of agricultural materials”, En: Mechanics of agricultural materials, Amsterdam, The Netherlands, pp. 439-457, Elsevier, Chapter 17, 1986.; Ma et al., 2016MA, S.; SCHARF, P.; ZHANG, Q.; KARKEE, M.; TONG, J.; YU, L.: “Effect of cane stool density and stubble height on sugarcane stubble damage in Hawaii fields”, Transactions of the ASABE, 59(3): 813-820, 2016, ISSN: 2151-0032, DOI: http://dx.doi.org/10.13031/trans.59.11334.). Los parámetros que se distinguen en la Figura 2 se corresponden con:

Para completar el corte, la fuerza ejercida en las periferias del punto cortante debe ser mayor que la fuerza de resistencia total. Desde la posición relativa del rodillo tumbador el cortador base se considera fijo y la fuerza de fricción también puede considerarse fija. Si la velocidad cortante es fija, entonces la inercia es fija, y la suma de la flexión y la tracción es determinada por la desviación del tallo en la dirección cortante (Ma et al., 2016MA, S.; SCHARF, P.; ZHANG, Q.; KARKEE, M.; TONG, J.; YU, L.: “Effect of cane stool density and stubble height on sugarcane stubble damage in Hawaii fields”, Transactions of the ASABE, 59(3): 813-820, 2016, ISSN: 2151-0032, DOI: http://dx.doi.org/10.13031/trans.59.11334.). A mayor desviación, mayor es el riesgo de corte ineficaz, porque el tallo pudiera fracturarse y rajarse por el efecto del corte. La desviación del tallo en la dirección cortante depende principalmente de la distancia entre el punto cortante y el punto de apoyo en la tierra (Persson, 1987PERSSON, S.: “Basic force, stress, and energy concepts”, En: Mechanics of cutting plant material, Chapter 6, ser. ASAE, vol. I, St. Joseph, Mich., USA, pp. 125-265, 1987.).

La mayoría de los estudios pertinentes Kroes (1997)KROES, S.: The cutting of sugarcane, University of Southern Queensland, PhD diss., Toowoomba, Queensland, Australia, 1997.; Mello & Harris (2003)MELLO, R. da C.; HARRIS, H.: “Desempenho de cortadores de base para colhedoras de cana-de-açúcar com lâminas serrilhadas e inclinadas”, Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 7(2): 355-358, 2003, ISSN: 1807-1929.; De Toledo et al. (2013)DE TOLEDO, A.; DA SILVA, R.P.; FURLANI, A.C.E.: “Quality of cut and basecutter blade configuration for the mechanized harvest of green sugarcane”, Scientia Agricola, 70: 384-389, 2013, ISSN: 0103-9016. investigan el corte base de un solo tallo, considerando que el estudio investiga la calidad del corte base de un plantón entero (cepa de múltiples tallos). El espacio entre los tallos del plantón en una cepa determina el ángulo máximo que pueden desviarse estos antes de pegarse a los tallos vecinos. Cuando es cortado un tallo, el tallo vecino impedirá una desviación grande.

Los tallos se inclinan un ángulo α (en la dirección cortante) que se define como el ángulo entre la línea de plomo (vertical al suelo) y el eje central del tallo antes de ser impactado por la cuchilla de corte base (Figura 2b). Durante el proceso de corte base, los tallos son desviados en la dirección cortante un ángulo α₁ adicional (deflexión) causado por el cortador base, por lo que en campos de alta densidad de caña (donde disminuye el espacio entre los tallos y se limita la deflexión), el proceso cortante se hace más complejo.

La deflexión en el proceso de corte base es usada para explicar la relación entre la longitud del daño al tallo y la densidad del plantón, así como la relación entre la longitud del daño y la altura de corte, porque la densidad del plantón y altura de corte afectan la desviación del tallo durante el proceso. Para las cosechadoras, el proceso cortante se considera como la fase activa de energía-consumo en el funcionamiento del equipo. Guarnieri et al. (2007)GUARNIERI, A.; MAGLIONI, C.; MOLARI, G.: “Dynamic analysis of reciprocating single-blade cutter bars”, Transactions of the ASABE, 50(3): 755-764, 2007. desarrollan un modelo matemático completo para una barra de corte con una cuchilla acoplada a un cigüeñal. El análisis del desempeño del sistema demuestra que el modelo tiene éxito. Zastempowski & Bochat (2014)ZASTEMPOWSKI, M.; BOCHAT, A.: “Modeling of Cutting Process by theShear-Finger Cutting Block”, Applied Engineering in Agriculture, 30(3): 347-353, 2014, ISSN: 0883-8542. presentan un modelo matemático característico para el proceso de corte del tallo, el que genera una curva típica que describe el proceso de corte, dividida en tres etapas como muestra la Figura 3. El modelo es verificado y tiene una buena correspondencia con los resultados experimentales durante la realización de las pruebas.

Shen et al. (2016)SHEN, C.; CHEN, Q.M.; LI, X.W.; TIAN, K.P.; HUANG, J.C.; ZHANG, B.: “Experimental analysis on single-stalk cutting of hemp.”, International Agricultural Engineering Journal, 25(4): 187-196, 2016, ISSN: 0858-2114. explican que en la Figura 3, donde la curva 1 es la curva de fuerza-desplazamiento bajo la prueba de cero cargas y la 2 es la curva fuerza-desplazamiento cuando el segmento de corte realiza el corte del tallo, se representan tres regiones marcadas como A, B y C, las que constituyen las etapas de: el desarrollo inicial del corte; la deformación por corte de la sección transversal del tallo; el momento posterior al corte respectivamente.

Expresa que en la región A el valor de la fuerza aumenta continuamente desde cero a partir de que el filo del segmento de corte comienza a tener contacto con el tallo. En esta región se produce el proceso de corte y en el instante en que este se ha logrado, la fuerza de corte alcanza el valor máximo y la estructura del tallo es destruida, el segmento de corte ha cortado el tallo y la curva entra en la región B, donde la fuerza de corte decrece bruscamente. En el momento del corte, la acción del corte y el avance de la herramienta suceden simultáneamente y la curva fluctúa después de entrar en la fase final del corte, sin embargo, la magnitud de la fuerza resultante decrece gradualmente con la disminución progresiva del área de corte.

Añade, que en el momento en que el tallo queda completamente cortado, la magnitud de la fuerza de corte cae repentinamente y la curva entra en la región C. Teóricamente esta región no participa en el proceso de corte del tallo y su valor debe corresponderse con el valor de la fuerza en la curva de cero cargas. Sin embargo, algunas fibras pueden entrar en el espacio entre los segmentos de corte base durante el proceso, incrementando la fuerza de fricción con el movimiento de estas herramientas, por lo que la magnitud de la fuerza de corte en la curva 2 es ligeramente superior al de la curva 1 de cero cargas en esta región. Las regiones A y B son las que realmente intervienen en el proceso de corte del tallo de la caña de azúcar.

Según Srivastava et al. (1993)SRIVASTAVA, A.K.; GOERING, C.; ROHRBACH, R.P.; BUCKMASTER, D.R.: Engineering principles of agricultural machines, Inst. American Society of Agricultural and Biological Engineers, St. Joseph, MI, USA, publisher: American society of agricultural engineers St. Joseph, 1993. y Chen et al. (2004)CHEN, Y.; GRATTON, J.L.; LIU, J.: “Power requirements of hemp cutting and conditioning”, Biosystems Engineering, 87(4): 417-424, 2004, ISSN: 1537-5110. pueden obtenerse propiedades mecánicas de los tallos a cortar a través de la curva de fuerza-desplazamiento: la fuerza cortante máxima (la diferencia entre la magnitud del máximo valor de la fuerza de corte en la curva 2 y el valor de cero cargas en la curva 1 durante el corte) y la energía al corte de un tallo único (el área debajo de la curva de fuerza de corte 2 y la curva 1 de cero cargas en la región A y la región B, calculado según la integración numérica).

Una cosechadora integral trabaja de la siguiente forma: una vez que la máquina se coloca frente al surco de caña y comienza a avanzar, la primera acción que realiza es cortar las puntas de la planta (que tienen muy bajo contenido de sacarosa) a través de un mecanismo llamado despuntador. Ese despunte se desprende hacia un costado y va quedando disperso en el suelo a lo largo del surco. Por detrás, comienza a actuar el sistema de alimentación de la máquina, compuesto por los divisores de líneas y rolos alimentadores que van direccionando la caña. El rodillo tumbador inclina la caña para que su base quede expuesta al sistema de corte base. Los divisores de cosecha introducen la caña hacia el centro de la máquina y contribuyen a levantar las cañas que están caídas o cruzadas (Valeiro & Biaggi, 2019VALEIRO, A.; BIAGGI, C.: Revisión crítica de la evolución tecnológica de la cosecha de la caña de azúcar en la Argentina”, Revisiones- RIA, Trabajos en prensa, 2019.).

El corte base es una de las funciones principales de la cosechadora, es la operación más delicada para la incorporación de tierra y cepas, la destrucción del cultivo y las pérdidas de caña dejada en el campo por la excesiva altura del tocón (Figura 4). De su eficiencia depende en gran medida la cantidad y calidad de la caña que va al ingenio. Todo lo que sea material contaminante (suelo y partes de la planta principalmente) que entre en el sistema, reduce la capacidad de molienda y aumenta las pérdidas de sacarosa en las etapas de producción de azúcar (Abadia, 2018ABADIA, R.L.A.: “La cosecha mecanizada de caña de azúcar. Apuntes básicos de mejoramiento”, [en línea], En: Conferencia Red agrícola Trujillo-Perú, agosto, 2018, Trujillo, Perú, 2018, Disponible en: https://www.redagricola.com/pe/assets/uploads/2018/08/1--luis-armando-abadia-optimizacion-de-cosecha-mecanica-de-cana-de-azucar.pdf, [Consulta: 21 de octubre de 2019].); Valeiro & Biaggi, 2019VALEIRO, A.; BIAGGI, C.: Revisión crítica de la evolución tecnológica de la cosecha de la caña de azúcar en la Argentina”, Revisiones- RIA, Trabajos en prensa, 2019.).

El corte de los tallos de la caña de azúcar llevado a cabo por el aparato de corte base tiene lugar en situaciones difíciles, pues los segmentos de corte base, además de cortar los tallos de caña, frecuentemente entran en contacto con diversos obstáculos que se encuentran en el surco (piedras, tocones de árboles, secciones de metal), lo que incide en la buena realización de esta operación. No obstante, el principal problema que enfrentan estas herramientas es el excesivo desgaste que sufren durante la operación de corte, que provoca la rápida y continua sustitución o recambio de las mismas (Daquinta, 1995DAQUINTA, G.L.A.: “Nueva tecnología para la fabricación de la cuchilla del aparato de corte inferior de las cosechadoras de caña KTP”, Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 5(1): 64-67, 1995, ISSN: 1010-2760, E-ISSN: 2071-0054.).

El tipo y la intensidad del desgaste en los segmentos de corte base están en función de la naturaleza y propiedades mecánicas del material de estas herramientas, de las condiciones de operación, de las propiedades físico-mecánicas y anatómicas de los tallos y de las partículas del suelo (Fielke et al., 1993FIELKE, M.J.; RILEY, T.W.; STATTERRY, M.G.; FITZPATRICK, R.W.: “Comparison o tillage forces and wear rates of pressed and cast cultivador shares”, Soil & Tillage Research, 25: 317-328, Elservier Sciene publishers B. V., Ámsterdam, 1993.).

Según Guul (como se citó en González et al. (2008)GONZÁLEZ, S.H.A.; TORO, B.A.; ÁLVAREZ, M.F.; CORTÉS, M.E.A.: “Correlación entre propiedades anatómicas, resistencia a flexión estática y energía requerida para el corte de la caña de azúcar (saccharum officinarum L.)”, Revista Facultad Nacional de Agronomía Medellín, 61(2): 4709-4720, 2008, ISSN: 0304-2847., para analizar la interacción entre los segmentos de corte base, la caña de azúcar y las partículas del entorno, durante el corte se deben tener en cuenta los siguientes cinco factores:

Insiste, además, en que las diferentes condiciones de campo no adecuadas deben mejorarse paulatinamente para acercar las máquinas a los mejores diseños posibles (Figura 7). Los mismos campos con diferentes geometrías de surco o camellón (1), irregularidades en las calles de riego por labores agrícolas inadecuadas (2) deben corregirse, pues en estas condiciones se incorpora tierra y cepas, se presentarán daños al cultivo y se favorecerá el desgaste de las cuchillas. En la conformación ideal (3) se observa que los entresurcos son uniformes, la altura del camellón es uniforme y su forma geométrica también lo es.

Otro aspecto importante que considera este autor es el manejo y montaje de los segmentos de corte base (Figura 9), que combinado con la altura de corte inadecuada y una angulación inadecuada del cortador base, además de generar incorporaciones de materia extraña en tierra y cepas de hasta 0,5% y pérdidas por machucamiento de hasta 0,6 toneladas de caña por hectárea, contribuye al acelerado desgaste de los mimos.

De igual modo, un segmento de corte más largo (Figura 10), evita el contacto del disco con el suelo, la arrancada de cepas y estallamiento de la caña y favorece un óptimo aprovechamiento del filo que incrementa la vida útil de la herramienta.