Modelo para el cálculo de la resistencia del suelo a la penetración de sondas. Parte I: sondas cónicas

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Ernesto Ramos Carbajal

Resumo

La sonda de punta cónica constituye la base de comparación para el diseño de cualquier otro tipo de sonda. Un modelo teórico conceptual de la interacción con el suelo de una sonda de punta cónica destinada al sensoramiento de la resistencia a la penetración del suelo, se expone en el presente trabajo. El modelo, elaborado a partir de un análisis cuasi-estático del sistema de fuerzas que actúa sobre la sonda, tiene en cuenta las dimensiones y for ma geomét rica del cono, así como propiedades físico-mecánicas tales como: el coeficiente de fricción suelo/metal y la tensión de fallo del suelo. Como resultado de la evaluación del modelo, con datos de entrada procedentes de la determinaciones experimentales, se obtiene que, tanto la fuerza de penetración,
como la resistencia a la penetración (índice de cono) calculados, se ven
incrementadas con el aumento del ángulo del cono. La comparación de
la resistencia a la penetración calculada mediante el modelo, evaluado con los
datos geométricos correspondientes a un cono normalizado ASAE, con resultados experimentales obtenidos en un suelo Ferralítico Rojo, arrojó un
error de predicción de 2,8%.

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Como Citar
Ramos Carbajal, E. (2014). Modelo para el cálculo de la resistencia del suelo a la penetración de sondas. Parte I: sondas cónicas. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 23(4), 5–9. Obtido de https://revistas.unah.edu.cu/index.php/rcta/article/view/312
Secção
Artículos Originales
Biografia Autor

Ernesto Ramos Carbajal, M.Sc., Especialista, Profesor

Universidad Agraria de La Habana, Facultad de Ciencias Técnicas, Centro de Mecanización Agropecuaria, San José de las Lajas, Mayabeque

Referências

ADAMCHUK, V. I.: “On-the-go soil sensors for precision agriculture”, Computers and Electronics in Agriculture, 44: 71-91, 2004.

ALIHAMSYAH, T.; E.G. HUMPHRIES; C.G. BOWERS: “A technique for horizontal measurement of soil mechanical impedance”, Transactions of the ASABE, 33(1): 73–77, 1990.

ANDRADE-SANCHEZ, P.; S.K. UPADHYAYA; B.M. JENKINS & F.A. GARCIAS: Evaluation of the UC Davis Compaction Profile Sensor, 14pp., In: ASAE Paper Number 021185, 28- 31 July 2002.

ANDRADE-SANCHEZ, P.; S.K. UPADHYAYA; C. PLOUFFE; B. POUTRE: “Development and field evaluation of a field-ready soil compaction profile sensor for real-time applications”, Appl. Eng. Agric., 24(6): 743–750, 2008.

ASAE: Soil cone penetrometer, pp. 591, Agricultural Yearbook, ASAE Standards S.313.2, USA, 1991.

CHUNG, S. O.; K. A. SUDDUTH: “Soil failure models for vertically operating and horizontally operating strength sensors”. Transactions of the ASABE, 49(4): 851−863, 2006.

CHUNG, S.O.; K.A SUDDUTH; P. P. MOTAVALLI; N. R. KITCHEN: “Relating mobile sensor soil strength to penetrometer cone index”, Soil & Tillage Research, 129: 9–18, 2013.

GLANCEY, J.L., K. UPADAHYAYA; J. CHANCELLOR; W. RUMSEY: “An instrumented chisel for the study of soil-tillage dynamics”, Soil and Tillage Research, 14: 1–24, 1989.

HALL, H. E. & R. L. RAPER: “Development and concept evaluation of an on-the-go soil strength measurement system”, American Society of Agricultural Engineers, 48(2): 469−477, 2005.

HEMMAT, A., A.R. BI NANDEH; J GHAISARI; A. KHORSANDI: “Development and field testing of an integrated sensor for on-the-gomeasurement of soil mechanical resistance”, Sensors and Actuators, 198: 61–68, 2013.

HERRERA, M: Simulación del comportamiento mecánico de los suelos Ferralíticos rojos mediante el método de elementos finitos, 107pp., Tesis (en opción al grado científico de Doctor en Ciencias Técnicas Agropecuarias): Universidad Agraria de La Habana, San José de las Lajas, La Habana, Cuba, 2006.

HERRERA, M.; C. E. IGLESIAS; D. LARA; O. GONZÁLEZ y E. LÓPEZ: “Desarrollo de un sensor para la medición continua de la compactación del suelo”, Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 20(1): 6-11, 2011.

HETTIARATCHI, D.R.P. & A.R. REECE: “The calculation of passive soil resistance”, Geotechnique 24(3): 289–310, 1974.

JOHNSON, J.B.: A Statistical Micromechanical Theory of Cone Penetration in Granular Materials, US Army Corps of Engineers Engineer Research and Development Center, (ERDC/CRREL) TR-03-3, USA, 2003.

LAFFITA, L. A: De t e r mi n a c i ó n d e l c o e fi c i e n t e d e f r i c c i ó n s u e l o m e t a l p a r a u n s u e l o Fe r r a l í t i c o r o j o l i x i v i a d o. Tesis (opción al título académico de Máster en Mecanización Agrícola). Universidad Agraria de La Habana. San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba, 2012.

MOUAZEN, A.; K. DUMONT; K. MAERTENS & H. RAMON: “Two- dimencional prediction of spatial variation in topsoil compaction of a sandy loam field based on measured horizontal force of compaction sensor, cutting depth and moist ure content.”, Soil & Tillage Research, 74(1): 91–102, 2003a.

MOUAZEN, A. & H. RAMOS: “Expanding implementation of an on-line measurement system of topsoil compaction in loamy sand, loam, silt loam and silt soils”, Soil &Tillage Research, 103: 98-104, 2009.

MOUAZEN, A.; H. RAMOS & D.E. BERDEMAEKER: “Modelling compaction from on-line measurement of soil properties and sensor draught ”. Precision Agriculture, 4(2): 203-212, 2003b.

NADERI-BOLDAJI, M.; R. ALIMARDANI; A.HEMMAT; A. SHARIFI; A. KEYHANI; Z. M. TEKESTE & T. KELLER: “3D finite element simulation of a single-tip horizontal penetrometer–soil interaction. Part I: Development of the model and evaluation of the model parameters”, Soil & Tillage Research, 134, 153–162. 2013.

OWEN, G.T.; H. DRUMMOND; L. COBB & J. GODWIN: “An instrumentation system for deep tillage research”, Transactions of the ASAE, 30(6): 1578–1582, 1987.

RAMOS, C. E., A. LAFFITA, A. GARCÍA DE LA FIGAL, P.A. VALDÉS y R. TORRES: “Deter minación experimental del coeficiente de fricción dinámico suelo-metal en un suelo ferralítico rojo”. Revista Ciencias Técnicas Agropecuaria, 21(3): 35-40, 2012.

SCHURING, D. J. & R. I. EMORI: Soil deforming processes and dimensional analysis. SAE Paper No. 897C. New York, USA, 1964.

SHEN, J. & R.L. KUSHWAHA: Soil–Machine Interaction, A Finite Element Perspective, New York: Marcel Dekker, Inc., USA, 1998.

SHMULEVICH, I.: “State of the art modeling of soil–tillage interaction using discrete element method”, Soil & Tillage Researc, 111: 41–53, 2010.

STAFFORD, J.V.; J.G. HENDRICK: “Dynamic sensing of soil pans”, Transactions of the ASAE, 31(1): 9–13, 1988.

SUDDUTH, K. A.; J. W. HUMMEL and S. J. BIRRELL: Sensors for site specific management, In: The State of Site-Specific Management for Agriculture: 1997.

WISMER, R. D., and H. J. LUTH: Performance of plane soil cutting blades in clay. Trans. ASAE 15 (2): 211-216. 1972.

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