Proyección del futuro de la Agricultura en el 2.035




Un nuevo y espectacular sistema de transporte.

Category : Agricultura, Maquinaria, Tecnología · by Nov 4th, 2017

Puedes activar música de fondo mientras lees. Mi selección de: Simon & Ganfunke

 

Sin duda una de las grandes revoluciones que han acontecido en agricultura, ha sido el nuevo concepto de transporte, con la aparición de los Dinma[1], aparatos que son un híbrido entre los viejos drones y los más viejos dirigibles. Este engendro, ha sido posible gracias a los materiales de nueva generación, ultraligeros, ignífugos, con resistencias superiores al mejor acero, a los sistemas electrónicos de control, de posicionamiento GPS y a las baterías de alta densidad de energía (KWh/Kg). Los Dinma conseguían la sustentación con la combinación de dos fuerzas, por un lado el empuje ascendente de la atmósfera, con objetos menos densos que el aire y por otro, el concepto multicóptero aportado por la tecnología dron.

[1] Dinma: Palabra formada por la onomatopeya de la campana (din) y el sonido infantil (ma). Representa un vehículo aéreo formado por la combinación de la tecnología de aerostatos y la tecnología dron, utilizado fundamentalmente en actividades de transporte agrícola.

 

dron

Dron de transporte de personas

Esta tecnología, nos permite controlar la aceleración o deceleración de sus múltiples conjuntos motor/hélice, los cuales proporcionan sustentación vertical y nos permite realizar movimientos horizontales. Por otro lado, la gran superficie plana de estos aparatos, permite tener una superficie fotovoltaica de alto rendimiento, que suministra, junto con una moderna batería de última generación y alta densidad de energía, la energía eléctrica necesaria para activar las hélices. En modo carga actúan las dos fuerzas ascendentes, el empuje de la atmósfera y el de las hélices, sin embargo en modo vacío, solo actúa la fuerza ascendente de la atmósfera y una pequeña hélice para traslados horizontales y maniobras, con esto se produce un importante ahorro eléctrico.

La fuerza de ascenso de un gas se produce, por la simple resta de pesos entre el aire y el gas en cuestión. En las mismas condiciones la fuerza de ascenso del hidrógeno (1,185 kg/m3), es un 8% superior a la del helio (1,095 kg/m3), pero la cuestión es que el hidrógeno, es uno de los elementos más inflamables y tan solo una chispa puede explosionarlo, sin embargo es muy abundante en la naturaleza y muy fácil de obtener en pureza muy alta. Por contra el helio es muy escaso y muy difícil de obtener en purezas elevadas, esto hace que el precio del H sea muy inferior al del He.

 

Después de analizar los pros y los contras de los dos gases, se optó por utilizar la tecnología del hidrógeno, confinándolo en enormes balones de un material especial, altamente resistente, ultraligero e ignífugo. Sopesando sus interesantes ventajas, es mucho más económico, existe una disponibilidad casi infinita en la tierra y es más ligero que el helio, además son vehículos de carga sin piloto que trabajan en zonas poco habitadas, reduciendo considerablemente el riesgo de accidente para la población.

Dirigible

Nuevo sistema de Transporte (DINMA)

 

Los primeros modelos se diseñaron con la idea de que la fuerza ascendente, es decir el gas más ligero que el aire, compensara el peso de todo el vehículo, de tal forma que sin carga, el vehículo no pesaba nada, lo podía mover y trasladar un niño. Este diseño se realizó, para evitar el problema que suponía el contrapeso o el gasto de una energía extra, cuando el vehículo se desplazaba sin carga. En el otro supuesto, estando en carga, el resto de la fuerza ascendente, se conseguía con motores eléctricos, bien con hélice/motor, bien con turbinas eléctricas o EDF (Electric Ducted Fan).

Este sistema se eleva, gracias al empuje generado por cada motor. Esta configuración permite que el vehículo gire a derecha o izquierda (Guiñada) incrementando la velocidad de giro de uno de los motores, mientras que se reduce la del motor que está en oposición a él. El movimiento en horizontal se consigue acelerando los motores (incrementando el empuje) en uno de los lados y reduciéndolo en el otro, esto hace que el vehículo se incline en la dirección de movimiento deseada, tras lo que el empuje se vuelve a igualar, el ángulo del vehículo es representativo de su velocidad en la dirección correspondiente.

Para flotar en estacionario, el vehículo compensa las perturbaciones (rachas de viento) inclinándose automáticamente en la dirección opuesta a la de la perturbación, para conseguirlo, el vehículo está equipado con giróscopos electrónicos, que son capaces de medir la nivelación en tres dimensiones. Además, se pueden usar acelerómetros electrónicos que midan el desplazamiento en las tres dimensiones. El control de altitud y los cambios en la misma se consiguen, mediante la aceleración o deceleración simultánea de todos los motores.

 

Los Dinma son lentos en comparación con un avión, pero su capacidad de carga y su habilidad para despegar y aterrizar en vertical, los posicionan como una estupenda alternativa para el transporte de grandes cargas, en especial en agricultura extensiva. Cuentan con un sistema para posar la carga en tierra, sin ni siquiera tener que tocar el suelo. La forma más barata de elevar un objeto, es que ese objeto sea menos denso que el aire, pues el empuje ascendente de la atmósfera hace todo el trabajo. A partir de este concepto tan simple, se plantean unos consumos ridículos para transportar decenas de toneladas de mercancías.

Con este planteamiento, las ventajas que aporta este medio de transporte son múltiples: bajo coste de operación, autonomía descomunal, gran capacidad de carga, despegue y aterrizaje prácticamente verticales sobre hielo, nieve, tierra, asfalto, hierba… incluso sobre el agua, capacidad de operar en condiciones meteorológicas extremas y no necesidad de infraestructuras.

 

lokheed martin p-791

Dirigible Lokheed Martin P-791

Después de varios prototipos, utilizando exclusivamente el diseño de los antiguos dirigibles como el Pelikan, de la empresa Aeros Corp, el modelo Lokheed Martin P-791, de la empresa Lockheed Martin, o el SkyLifter de la empresa que lleva el mismo nombre. Se optó por la fórmula definitiva al añadirles el concepto multicóptero y confiriéndoles una estructura tipo “platillo volante”, con el objetivo de conseguir una gran superficie plana para la instalación fotovoltaica.

El modelo que más se extendió en agricultura es un vehículo de 40 m de diámetro, con una superficie de 1.450 m2 y una potencia fotovoltaica instalada de 500 Kw, que alimentaba al conjunto de 10 turbohélices de 70 CV, y un peso en vacío inferior a las 30 Toneladas, capaz de transportar 50 toneladas de carga, en un contenedor de 70 m3 de capacidad, ultraligero y muy económico.

 

Hoy no madrugamos, nos tomamos la mañana con bastante tranquilidad, había propuesto a mi invitado Tirili, visitar la empresa de servicios, que estaba a la salida del pueblo. El conjunto estaba formado por dos grandes naves, donde se guardaba la maquinaria y otra más pequeña que tenía la función de taller de reparaciones y mantenimiento, había también a la entrada un edificio que albergaba el centro de control de toda la maquinaria. En el tejado de todas las naves teníamos una instalación fotovoltaica que cubría las necesidades energéticas de todos los vehículos eléctricos y la energía que sobraba, se utilizaba para cargar un conjunto de baterías y verterlo a la red eléctrica, aprovechando los momentos de máximo precio según las subastas horarias. Este sistema estaba totalmente automatizado y controlado por un software de gestión muy eficiente.

Dasoli que era el gerente de la empresa, nos recibió a la entrada y pasamos al centro de control, el verdadero corazón y alma de toda la explotación agrícola. En la única habitación que tenía, había una Gran Pantalla, alrededor de ella estaban los tres puestos de control, desde donde se monitorizaban todos los vehículos de la empresa. Como esta era una de las épocas, que menos trabajo había en el campo, solo se encontraba un técnico en estos momentos. Se había terminado de sembrar el maíz y el girasol, y todavía no se había empezado a recoger el forraje, así que estos pequeños tiempos muertos, que se repetían en varias ocasiones a lo largo del año, servían para realizar el mantenimiento y reparación de toda la maquinaria.

El técnico nos estuvo mostrando como se realiza el control a distancia del Dinma. Las únicas operaciones en la que el intervenía eran las de carga y descarga, despegue y aterrizaje, durante el trayecto se activaba un piloto automático con un rumbo prefijado con anterioridad.

 

centro de control

Centro de Control Centauri

Le conté a Tirili la experiencia que había tenido unos meses antes cuando estrene el tracmata de última generación, él nos contó que no había tenido la curiosidad de manejar estos vehículos, le insistí en que cuando regresara a su tierra lo probara, merecía la pena. En la GP no había ningún vehículo trabajando, tan solo se veía una furgoneta de mantenimiento en uno de los Pívot. El técnico nos contó, que la campaña de riego estaba a punto de iniciarse y realizaban un repaso general, para que todos los equipos estuviesen operativos. Hay que tener en cuenta, que aunque los sensores de nueva generación eran muy robustos, tenían que pasar unas condiciones muy duras, un intenso calor en verano, fuertes heladas en invierno, humedad constante, bichos y una gran cantidad de imponderables, que podían ocurrir cuando los equipos estaban a la intemperie.

Después de visitar el centro de control, lo más impactante, sin duda, era la zona de aparcamiento del Dinma. Con la idea de aprovechar su instalación fotovoltaica, que se conectaba a la red general de la instalación, el Dinma no estaba en un hangar al uso, sino que se trataba de un recinto sin cubierta. Cuando estaba en vuelo, se parecía a una pequeña plaza de toros sin gradas.

 

El principal cometido del Dinma era transportar la cosecha desde las fincas a los almacenes de transformación, como estos estaban situados a distancias no superiores a los 15 Km, la duración de cada transporte y descarga, se estimaba en una media de 1 hora. Su capacidad de trasporte era de 600-800 Toneladas/día, realizando entre 10 y 12 viajes diarios y estaba perfectamente sintonizado con la capacidad de siega de una cosechadora moderna, que se estimaba en las 100 Ha/día, con producciones medias entre 6 y 8 Toneladas/ha.

El Dinma llevaba a la parcela 3 o 4 contenedores vacíos, repartiéndolos en el corte de la cosechadora, de tal forma que la cosechadora realizara los mínimos desplazamientos entre el corte y la descarga. Estos contenedores se retiraban una vez que estaban llenos, pero podían permanecer en la parcela varios días, si la frecuencia de llenado era superior a la de transporte. No existía riesgo de que el producto se mojara, ya que el contenedor disponía de un toldo, que una vez lleno se cerraba automáticamente.

Gracias a la aparición de este nuevo sistema de trasporte, muchas cosas habían cambiado, por ejemplo los almacenes, en vez de tener puertas en sus paredes, que también, su llenado se produce desplazando una parte del techo, de esta manera el llenado de las naves es más completo y sencillo, ya que no es necesario ninguna operación posterior a la descarga. Era un nuevo tipo de nave, una mezcla entre las clásicas naves y los antiguos silos.

 

Fuera de las campañas de las diferentes cosechas, estos equipos se utilizaban principalmente en invierno, cuando no se podía entrar en las fincas con otros vehículos, por culpa de las lluvias. Se aprovechaban estas épocas para repartir el abono orgánico y los purines, procedentes de las diferentes granjas de la zona. Otra de las aplicaciones que empezaban a tomar cuerpo, cada vez con más fuerza, eran los tratamientos químicos aéreos, sobre todo en las parcelas de gran tamaño.

Antes de la aparición de los sistemas de tratamiento robotizados y los modelos de cartografía de infecciones, se solía tomar el criterio, que en infecciones inferiores al 30% no se realizaba tratamiento alguno y en las superiores a esa cifra, se trataba toda la parcela. En ambas situaciones se realizaba una mala gestión del control de infecciones, bien por defecto, bien por exceso. Actualmente con el uso de cámaras HD montadas en drones que se manejan a baja altura, podemos obtener resoluciones milimétricas y obtener un mapa de infecciones muy preciso.

 

dron agricola

Dron de análisis agrícola

El Dinma, como casi todos los nuevos vehículos agrícolas, venía con un dron integrado, en este caso especializado en analizar daños, por malas hierbas, por insectos, o plagas de todo tipo. El dron estaba equipado con cámaras HD que tomaba imágenes en diferentes canales espectrales, especialmente en visible e infrarrojo, el análisis de los datos, se realiza por contraste de estas imágenes con modelos previamente almacenados de cultivos sanos. Al ser una maquina totalmente robotizada que tenía control sobre todas las electroválvulas que actuaban sobre las boquillas, permitía realizar un tratamiento, solo en las zonas afectadas, incluso podía potenciar el tratamiento echando más producto en ciertas zonas.

La operativa era muy sencilla, el dron era lanzado en el primer instante y recorría toda la parcela realizando un barrido completo, esta información era enviada al procesador del vehículo, que mediante un software especializado, realizaba la detección de la infección, posteriormente el vehículo realizaba el tratamiento, incidiendo en las zonas con mayor infección o cerrando válvulas donde no era necesario el tratamiento. Las ventajas de este sistema eran evidentes, por un lado minimizábamos el uso de producto, con el benéfico económico y medioambiental que eso suponía y por otro evitábamos el estrés provocado por la aplicación de producto en zonas donde no había infección.

 

Los pívots también ayudaban a realizar tratamientos fitosanitarios y abonados, ya que tenían un doble circuito, el clásico del agua y un circuito especial de material no corrosivo y dotado de boquillas adaptadas, por el que se permitía realizar tratamientos y abonados. El circuito, lo mismo que en los carros pulverizadores, estaba controlado por un conjunto de electroválvulas que abrían, cada una de ellas, un cierto número de boquillas, de esta manera el tratamiento, era prácticamente quirúrgico. A los pívots nuevos se les incorporaban una velocidad ultrarrápida y por tanto se podía aplicar una dosis de agua muy baja en cada tratamiento.

Cuando utilizábamos el Dinma como pulverizador, se le acoplaba un depósito de 30.000 L de agua, suficiente para un tratamiento cercano a las 200 Hectáreas. Disponía de un brazo pulverizador que cubría el diámetro total del vehículo (40 metros), que es auto-nivelante con sensores y suspensión neumática y una velocidad máxima de trabajo de 40 Km/Hr. El brazo disponía de corte por sectores, con software de superposición y capaz de hacer dosificación variable de producto, que permite gestionar la concentración de herbicida a la demanda y un sistema de inyección central, que determinaba la dosis más adecuada de agua por hectárea.

 

Las variedades transgénicas que estaban apareciendo en el mercado, hacían a nuestros cultivos tolerantes a una gran cantidad de plagas, por tanto había disminuido considerablemente la necesidad de tratamiento insecticidas y fungicidas. A pesar de ello, era necesario realizar algún tratamiento preventivo, o aplicar algún potenciador de crecimiento, en ciertas zonas de la parcela. Si las condiciones climáticas lo permitían, el pulverizador trabajaba más de 16 horas al día, de tal forma que con una sola maquina podíamos atender a las 23.000 Ha. Con las que contaba la exploración

Por cuestiones de fiabilidad y prudencia, se disponía de un pulverizador clásico autopropulsado. La máquina en cuestión era eléctrica, sin cabina, se podía decir que era un depósito con ruedas, debido a que no tenía ni cabina, ni motor de combustión, la disminución de peso permitía aumentar la capacidad del depósito, sin aumentar la carga al terreno por cada rueda.

pulverizador

Carro Pulverizador Autopropulsado

La elección de esta máquina fue por dos características, la más importante, una anchura de trabajo de 32 m, la mitad que la distancia entre torres de los pívot, que era de 64 m, había máquinas que trabajaban entre 40 y 48 m de anchura, pero en nuestro caso optamos por tratar las parcelas de pívot siguiendo el circulo de las ruedas, ya que en dirección lineal implica atravesar constantemente las roderas que dejan los pívot y eso supone un desgaste de la maquina enorme, la otra característica fue su velocidad de trabajo.

Para conseguir una buena eficiencia del pulverizador en su conjunto, era necesario “perder” el mínimo tiempo en la carga de agua de la cuba, para ello, en cada pívot instalamos varias bocas especiales en la tubería general. Se había calculado de tal manera, que la maquina terminaba la cuba, muy cerca de cada una de estas bocas y la carga era rapidísima se colocaron tres bocas a un tercio de la longitud del pívot.

 

En general de todos los tratamientos que podíamos hacer en una parcela de regadío tanto abonado, herbicidas, insecticidas o fungicidas, se habían desarrollado dos familias diferentes, aquellos que necesitaban muy poco agua, y aquellos que podían utilizarse con dosis elevadas de agua, estos últimos los realizábamos con el pívot, en los primeros podríamos hablar de dosis medias entre 150 y 250 L/Ha, de tal forma que para una de nuestras clásicas parcelas de 100 hectáreas necesitábamos cargar la cuba 3 veces, con este esquema la máquina podía tratar casi las 100 Ha/Hr.

Si analizamos datos de 2.015 suministrados por el ministerio de agricultura, podemos averiguar que en la provincia de Palencia, para una zona de 23.000 Ha. había 35 pulverizadores de todo tipo, en nuestro caso se había sustituido por solo 2 máquinas. Tirili conocía este tipo de equipos, ya que en su zona había varias de diferentes marcas, lo que más destaco de la explicación, fue la perfecta planificación entre las especificaciones de la máquina y las condiciones técnicas de las parcelas, haciendo coincidir el ancho de trabajo, con la mitad de la distancia entre ruedas de los pívot y sin duda alguna, el sistema de carga de agua, utilizando la tubería del pívot. Nos comentó que era la primera vez que veía el sistema.

 

Otra de las tendencias actuales era realizar el abonado en forma líquida, sobre todo los abonos nitrogenados y para abonos complementarios que se necesitaban en ciertas fases de crecimiento del cultivo, estos tratamientos líquidos se realizaban o bien con el pulverizador (el modelo autopropulsado o el Dinma) o con el pívot. Los drones incorporaban un sensor, dotado de un láser que actúa sobre las plantas y permitía medir su contenido en azúcar y proteínas, controlar su estado de crecimiento y determinar la cantidad de fertilizante que necesita la planta en ese momento. Con esta información y el resto de datos que tenía el cuaderno de campo sobre la parcela, nos permitía realizar un abonado de precisión dependiendo de las necesidades y el estado del cultivo.

Robot tratamiento agrícola

Robot de tratamiento agrícola

 

Los equipos que hemos descrito se definían, como de alta productividad y se utilizaban principalmente en superficies muy grandes y en cultivos extensivos no muy exigentes. Por otro lado en el mercado existían desde hacía bastantes años, modelos de pequeños vehículos de tratamiento robotizados, tanto terrestres como aéreos. Este tipo de equipos en general eran utilizados en cultivos de primor, tipo frutales, viñedos, hortícolas, y dado que su coste se había reducido sensiblemente, se empezaban a utilizar en agricultura extensiva. Se podría decir que eran vehículos que realizaban un tratamiento quirúrgico, el dron previamente realizaba un análisis general de la parcela, localizando las zonas de infección, esta información era transmitida al vehículo, que se ponía en marcha recorriendo toda la parcela y actuando localmente donde era necesario. Aunque nosotros teníamos uno de estos modelos, actualmente estaba siendo reconfigurado en la universidad de Palencia.

 

Actualmente este tipo de tecnología, está muy avanzada, como ejemplo en este video vemos el proyecto RHEA de la Unión Europea, desarrollado en España.

 

 

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