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Transmisión de potencia en el tractor. Transmisiones mecánicas

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Publicado: 10/01/2018 - Actualizado: 11/01/2023

Autor: Prof. Dr. Luis Ruiz García11 Comentarios

El tractor agrícola consta de diferentes partes, en este artículo vamos a centrarnos en una de sus partes, la transmisión.

Transmisión de potencia en el tractor agrícola

Todo gira en torno a transmitir la potencia generada en el motor a los distintas partes del tractor que la utilizan, que son principalmente, las ruedas, los sistemas hidráulicos y la toma de fuerza, por eso hablamos de transmisión de potencia.

Contenidos

  • ¿Qué son las transmisiones?
  • Transmisión de par motor y de régimen de giro
  • Tipos de transmisiones
  • Partes o elementos principales de transmisión de un tractor
  • Embrague
  • Caja de cambios
  • Partes del puente trasero del tractor
  • El diferencial
  • ¿Cómo funciona un diferencial?
  • Bloqueo del diferencial
  • Reducción final
  • Toma de fuerza del tractor (TDF)
  • Normalización de la toma de fuerza
  • Precauciones para la utilización de la toma de fuerza del tractor

¿Qué son las transmisiones?

Podemos definirlas como el “Conjunto de elementos que transmiten la potencia del motor hasta los elementos donde se utiliza, principalmente ruedas y toma de fuerza”.

Por tanto, podemos decir que se llaman transmisiones o simplemente transmisión al conjunto de elementos que aseguran la transferencia de la potencia a los diferentes puntos de la máquina que la utilizan.

Transmisión de par motor y de régimen de giro

Para calcular la potencia de un tractor o simplemente de su motor de combustión, lo que se toma en cuenta es la potencia de un eje. A nivel del motor, ese eje de referencia es el eje del cigüeñal. En los tractores también se utiliza como referencia la potencia de la toma de fuerza. En todos estos casos la potencia tiene dos componentes: par motor y régimen de giro, de acuerdo a la siguiente expresión:

N (W) = M (Nm) x w (rad/s)

Siendo N la potencia en Watios, M el par motor en Newtons por metro y w la velocidad angular del eje (régimen de giro), en radianes por segundo.

Los radianes por segundo no suele ser un dato que conozcamos. Lo habitual es conocer el número de vueltas del motor o régimen de giro en revoluciones por minuto (n). En ese caso, para obtener la potencia en Watios, se haría el siguiente cálculo:

N (W) = M (Nm) x 2PI/60 x n (rpm)

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Así pues la transmisión de potencia se lleva a cabo mediante la transmisión de los dos factores que la componen: par motor y régimen de giro, de forma que llegue en las mejores condiciones y con las menores pérdidas posibles para el funcionamiento del tractor.

El objetivo es conseguir la fuerza que demande la labor a una velocidad de avance adecuada. Y si además conseguimos un bajo consumo de combustible, pues mejor todavía.

Para entender qué es el par motor y cómo cambia según el funcionamiento del motor, te recomendamos el siguiente artículo: Curvas del Motor en los Tractores: información completa.

Tipos de transmisiones

Hacer una clasificación o explicar los diferentes tipos de transmisiones que tienen los tractores no es tarea fácil. Hay cientos de marcas de tractores, que a lo largo de los años han sacado al mercado miles de modelos diferentes, con sistemas de transmisión muy diversos.

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En España por ejemplo, conviven honorables tractores de más de 25 o 30 años, con cajas de cambio muy sencillas puramente mecánicas, con tractores de alta gama, recién salidos de fábrica, que incorporan los últimos avances en transmisiones infinitamente variables (CVT).

La transmisión es algo muy característico de los tractores, pues son máquinas que están pensadas para hacer labores muy diferentes, con necesidades muy diversas en cuanto a par motor y velocidad de avance.

Por ejemplo, hay labores como el subsolado, que demandan un par motor alto y desarrollan a velocidades muy cortas (2- 4 km/h). Otras como el transporte son el ejemplo contrario, se requiere poco par motor para desplazar un remolque y por ello se pueden realizar a mayor velocidad ( máximo 25 km/h).

Partes o elementos principales de transmisión de un tractor

Para facilitar la explicación, podemos decir que los elementos que componen la transmisión de un tractor son los siguientes:

  • Embrague
  • Caja de cambios
  • Diferencial
  • Reducción final
  • Palieres
  • Ruedas
  • Toma de fuerza.

Vamos a ir viéndolos uno por uno.

Embrague

Es el encargado de independizar el movimiento del motor de las transmisiones.

Al embragar se transmite el par motor que llega del eje del cigüeñal, a través del volante de inercia.

Sin embargo, en la posición desembragado, se independiza la transmisión del movimiento del motor a la caja de cambios.

A cualquier embrague, y esto también es aplicable al embrague de un tractor, se le exige una serie de condiciones:

  • Acción progresiva que evite tirones en la conexión y desconexión.
  • Estabilidad térmica durante el trabajo.
  • Inercia reducida y capacidad para amortiguar vibraciones.
  • Bajo mantenimiento.

Caja de cambios

El funcionamiento y versatilidad de la caja de cambios en el tractor es un aspecto fundamental.

Hay muchos tipos de cajas de cambio en los tractores. Por eso hemos querido dedicar un artículo entero a las cajas de cambio en los tractores.

Partes del puente trasero del tractor

Llamamos puente trasero al conjunto de elementos que transmite la potencia desde la salida de la caja de cambios hasta las ruedas traseras, que es donde suelen llevar la tracción los tractores.

El puente trasero del tractor engloba: el diferencial, los frenos y las reducciones finales.

El diferencial

El diferencial recibe la potencia de la caja de cambios y la transmite a cada lado del tractor. Además, el diferencial es esencial para que el tractor pueda abordar una curva, de manera segura. En esta trayectoria curva, la rueda exterior recorre mayor distancia que la interior.

Un diferencial convencional consta de los siguientes elementos: corona, satélites, planetarios y palieres

 El diferencial.Fuente: todomecánica
El diferencial. Fuente: Todomecánica

¿Cómo funciona un diferencial?

La potencia del motor llega a la corona, que a su vez se la pasa a los satélites, estos a los planetarios y finalmente a los palieres izquierdo y derecho, que la transmiten a las ruedas correspondientes.

La forma en que está construido el diferencial, o dicho de otra manera, la forma en que engranan los elementos anteriormente mencionados, permite al tractor adaptarse mejor a las curvas.

Cuando el tractor circula por una curva, la caja del diferencial recibe el mismo movimiento de la corona, pero lo reparte de manera diferente entre la rueda interior y la exterior. Esto es debido a que los satélites giran sobre sus ejes, y su sentido de giro es desde el planetario de menor al de mayor velocidad, dependiendo del radio de giro de la trayectoria que describen las ruedas. En esta situación de las ruedas en curva, el par motor es la mitad del par que llega a la corona, aunque hay que decir que existen perdidas por rozamiento.

Cuando se gira hacia la izquierda el planetario de la izquierda gira menos, lo que hace que el palier correspondiente también y a su vez la rueda izquierda. Y viceversa, cuando el tractor gira hacia la derecha, la rueda derecha necesita girar menos, y esto se hace gracias a que el palier gira menos, tiene una velocidad angular menor, porque el satélite al que está conectado también gira más lento.

¿Y qué ocurre en las rectas? Al circular en línea recta, los satélites no giran alrededor de su eje y arrastran ambos planetarios a la misma velocidad, y por tanto las ruedas recorren la misma distancia.

Bloqueo del diferencial

Cuando se realizan labores en campo la adherencia de cada rueda va variando, dando lugar a deslizamientos. El diferencial detecta que se está tomando una curva y actúa incrementando el resbalamiento, e incluso el tractor puede llegar a quedarse atascado. Para evitarlo, todos los tractores llevan incorporado el sistema de bloqueo del diferencial. Este bloqueo hace que dejen de funcionar como tales los dos semiejes, y se conviertan en un solo eje rígido.

Tradicionalmente se ha utilizado un pedal o palanca, pero es frecuente el uso de pulsadores. Pero la no utilización del bloqueo diferencial, ha llevado a los fabricantes a utilizar sistemas de bloqueo automáticos.

Los sistemas de bloqueo automáticos o sistemas autoblocantes. 

Los tractores cada vez tienden a ser más potentes por lo que se hace imprescindible utilizar de una forma sistemática el bloqueo diferencial, de ahí que se utilice el bloqueo automático. En los tractores más modernos el bloqueo de diferencial se hace mediante control electrónico en función de la información que llega de los sensores sobre la velocidad de avance del tractor y la velocidad de giro de cada rueda.

Diferentes componentes de la transmisión del tractor
Diferentes componentes de la transmisión del tractor. Fuente: infoagro

Reducción final

La reducción final se encuentra en el puente trasero y en los tractores de doble tracción también en el delantero. La reducción final está formada por un bloque central y por los palieres, en cuyos extremos se encuentran las ruedas. Estos ejes transmiten el movimiento desde el diferencial  hasta las ruedas.

El objetivo o función que cumple la reducción final, como su propio nombre indica es hacer un desmultiplicación antes de que la potencia llegue a la «parte final». Esta «parte final» o destinataria de la potencia son cada una de las ruedas.

¿Qué es lo que se reduce? Lo que se reduce o disminuye son las vueltas, el régimen de giro, para conseguir un mayor par en las ruedas, manteniendo la potencia.

La mayoría de los tractores utilizan un sistema planetario de 3 o 4 satélites.

Toma de fuerza del tractor (TDF)

Es un eje exterior de transmisión de potencia unido cinemáticamente al motor.

Toma de fuerza tractor New Holland
Toma de fuerza trasera en un tractor New Holland

Inicialmente la toma de fuerza de los tractores fue diseñada para el accionar máquinas de recolección. Sin embargo, en la actualidad podemos encontrar multitud de aperos que son accionados por la toma de fuerza, como por ejemplo rotocultores, sembradoras, abonadoras, pulverizadores, etc.

Todos los tractores tienen toma de fuerza trasera y algunos, además de la trasera, tienen toma de fuerza delantera.

Toma de fuerza delantera tractor Fendt
Toma de fuerza delantera en un tractor Fendt

Las TDF pueden ser independientes o por el contrario dependientes del motor.

Las independientes están unidas directamente al motor y son independientes del movimiento del tractor, al contrario ocurre con las dependientes.

En el caso de ser independientes dispone de un embrague que permite su conexión en carga.

En la actualidad, los tractores nuevos suelen disponer de una toma de fuerza independiente, excepto algunos modelos muy sencillos.

Normalización de la toma de fuerza

La toma de fuerza es un elemento del tractor que está normalizado, lo cual permite al agricultor conectar al tractor multitud de aperos distintos.

Precauciones para la utilización de la toma de fuerza del tractor

El eje de la TDF sobresale del tractor y además tiene una forma estriada, este puede ser de gran peligro.

En los antiguos tractores era frecuente salir y entrar a la cabina por la parte trasera, mientras que el operario subía o bajaba podía buscar un apoyo que facilitase la bajada o la subida, lo que ha causado muchísimos problemas.

Las normas han establecido una protección por una pantalla que impida cualquier contacto. Bajo ningún concepto debe retirarse del tractor.

Los elementos del árbol de transmisión conocido como junta universal o Junta Cardan deben de estar siempre homologadas por las normas UNE-EN 12965.

El objetivo de la junta Cardan es transmitir el movimiento de rotación desde un eje conductor a otro conducido a pesar de su no colinealidad.

Es un tipo de junta no homocinética (el eje al que se transmite el movimiento no gira a una velocidad angular constante).

Junta Cardan
Junta Cardan. Fuente: TRAXCO

La junta cardan está constituida por dos piezas en forma de horquillas conectadas entre sí por medio de una pieza con forma de cruz.

Para evitar accidentes es obligatorio que la junta cardan tenga una cobertura de plástico, tal y como se ve en la imagen.

Hasta aquí el artículo sobre transmisiones mecánicas o mejor dicho, transmisión de potencia en el tractor. Por favor deja tus dudas en la parte de comentarios.

No quisiera terminar si antes agradecer la ayuda y las correcciones de la Profesora Pilar Linares de la UPM, que tanto sabe de estos temas.

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Acerca del autor

Por Prof. Dr. Luis Ruiz García

Dr. Ingeniero Agrónomo y profesor de Maquinaria Agrícola en la Universidad Politécnica de Madrid, en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica, Alimentaria y de Biosistemas. Especialista en mecanización agraria, tractores y máquinas agrícolas. Fundador de Tractoresymaquinas.com. Este es su Linkedin y su Google Académico.

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Todos los contenidos que se publican en TractoresyMaquinas.com están elaborados por un equipo de expertos en mecanización agraria, maquinaria agrícola, aperos y tractores.

Todos los autores son titulados universitarios en Ingeniería Agrícola y/o Agronómica por la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica, Alimentaria y de Biosistemas de la Universidad Politécnica de Madrid.

Para estar seguros que todas las informaciones tienen la máxima calidad, los contenidos son revisados por el Profesor Dr. Luis Ruiz García, también de la Universidad Politécnica de Madrid, y reconocido experto en maquinaria agrícola.

Aun así, si considera que hay algún dato incorrecto o erróneo puede contactar con Tractoresymaquinas.com y lo revisaremos.
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Comentarios
  1. Gonzalo

    24 enero, 2018 at 9:34 pm

    Interesantísimo artículo, muy muy didáctico

    Responder
    • Vanessa y Maria

      25 enero, 2018 at 2:53 pm

      Muchas gracias Gonzalo, nos alegramos de que le haya gustado.

      Responder
  2. josefina ochoa

    24 enero, 2019 at 11:19 pm

    muy interesante necesito un consejo mi padre tiene un tractor agrícola marca chanfa 2007 y necesita 3 engranes y flecha Rodillos de la Rebersa donde la puedo encontrar

    Responder
    • Lucía Muñoz

      31 enero, 2019 at 6:13 pm

      Hola Josefina! Es una marca poco conocida en España y dudo que la mayoría de concesionarios de maquinaria agrícola y repuestos dispongan de esas piezas… Dónde compró tu padre el tractor?

      Responder
  3. Julio

    1 mayo, 2020 at 9:08 pm

    Hola, muchas gracias por vuestro artículo muy didáctico. Mi pregunta es si la transmisión que va del puente trasero al delantero va siempre girando aunque valla en simple tracción?

    Responder
  4. Luis

    3 mayo, 2020 at 6:50 pm

    Hola Julio, entiendo que te refieres a un tractor de doble tracción. Efectivamente, estos tractores no siempre tienen la tracción a las cuatro ruedas (dos ejes) activada. Dependiendo del trabajo que realicen pueden tener traccionar con las cuatros o solo con las dos traseras.

    En el caso de que solo esté funcionando la tracción en el eje trasero, lo que suele ocurrir es que el eje delantero permanece conectado, pero gira loco, sin sincronizar, es decir, sin transmitir potencia.

    Responder
  5. Julio

    3 mayo, 2020 at 9:19 pm

    Muchas gracias Luis. Lo que no entiendo es porque da vueltas la trasmisión que va al eje delantero si está desconectado.

    Responder
  6. Luis

    4 mayo, 2020 at 12:18 am

    Mantener el eje engranado es mucho mejor. De esta forma, cuando es necesario transmitir potencia ya está conectado. Así es más rápido y eficiente. Y también es mejor para la fialibilidad y el mantenimiento, pues evita que haya fallos al acoplarse y reduce el desgaste de los engranajes.

    Este principio es en el que se basan las cajas de cambio sincronizadas. Te recomiendo que eches un vistazo al artículo sobre las cajas de cambio de los tractores:

    https://www.tractoresymaquinas.com/cajas-de-cambio-tractor/

    Responder
  7. Julissa lp.

    18 junio, 2020 at 1:04 am

    Me podria ayudar con cuantos tipos de cardan hay en los tractores agricolas gracias.

    Responder
  8. gabriel jaime

    3 octubre, 2020 at 7:52 pm

    buen dia me gusto mucho su articulo tengo una pregunta en un tractor kubota b 23 20 el bloqueo de diferencial se esta quedando pegado es de pedal y el operario reporta que no esta funcionando correctamente les agradesco sus comentarios

    Responder
  9. miguel elias

    6 mayo, 2021 at 6:15 pm

    Hola , muy interesante el articulo, y yo tengo una duda por que hago algunos tractores pequeños y caseros. Si quiero hacer uno doble tracción, con una rueda trasera mas grande que la delantera ¿Cómo calculo la relación de cada diferencial? por que a mi entender, la relación piñón y corona deben ser distintas atrás que en el diferencial delantero, gracias

    Responder
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