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UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
INGENIERO INDUSTRIAL
PROYECTO FIN DE CARRERA
DISEÑO Y OPTIMIZACIÓN DE UN
SISTEMA ELÉCTRICO E HIDRÁULICO
PARA NAVEGACIÓN AUTÓNOMA DE
UN VEHÍCULO AGRÍCOLA
AUTOR: José Miguel Blázquez Jiménez
MADRID, Junio 2008

Autorizada la entrega del proyecto del alumno:
José Miguel Blázquez Jiménez
DIRECTORES DEL PROYECTO
Dra. María C. García-Alegre Sánchez
Doctora en C.C. Físicas
Fdo.: Fecha: 30/06/08
D. Eugenio Villanueva Martínez
Ingeniero Industrial
Fdo.: Fecha: 30/06/08
Vº Bº del Coordinador de Proyectos
Prof. Dr. Ing. D. José Ignacio Linares Hurtado
Fdo.: Fecha: 02/07/08

Memoria
Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI - MEMORIA -

Documento Nº 1, Memoria:
Índice General
pág.
Índice de Figuras ........................................................................................................ I
Índice de Tablas .........................................................................................................V
1.1 Memoria Descriptiva...........................................................................................1
1.2 Cálculos.............................................................................................................112
1.3 Estudio Económico ..........................................................................................159
1.4 Impacto Ambiental ..........................................................................................164
1.5 Anejos................................................................................................................168
1.6 Bibliografía........................................................................................................195

Índice de Figuras I
Índice de Figuras
Figura 1 - Tractor Agria-Hispania 9940 .......................................................................7
Figura 2 - Recolector de Hongos. ...............................................................................13
Figura 3 - Recolector de Crisantemos. .......................................................................13
Figura 4 - Recolector de cítricos y de Cerezas. ..........................................................14
Figura 5 - Robot Recolector de tomates y detalle pinza de agarre. ............................14
Figura 6 - Robot recolector de pepinos y Robot recolector de uvas ..........................15
Figura 7- Recolector de cebollas. ...............................................................................15
Figura 8 - Elementos básicos de un sistema de teleoperación....................................19
Figura 10 - Robot TAMA. ..........................................................................................20
Figura 12 - Sistema de guiado AutoPilot de Trimble. ................................................23
Figura 13 - Tractor desarrollado por NREC trabajando de forma semiautónoma
en campo de naranjos.................................................................................................26
Figura 14 - Sensores y actuadores añadidos al tractor John Deere 6410....................26
Figura 15 - Tractor desarrollado por NREC con capacidad de evitar obstáculos. .....27
Figura 16 - Cortacésped Automático desarrollado por FREC....................................28
Figura 17 - Proyecto SAAPIN....................................................................................29
Figura 18 - Robot AURORA......................................................................................30
Figura 19 - Robot para el tratamiento de hortalizas. ..................................................31
Figura 20 -Vehículo autónomo para arrancar malas hierbas de la universidad
de Halmstad. ..............................................................................................................31
Figura 21 - Tractor ROJO...........................................................................................32
Figura 22 - Tractor comercialAgria-Hispania 9940 y tractor en las instalaciones
del IAI-CSIC ..............................................................................................................36
Figura 23 - Dimensiones tractor. ................................................................................38
Figura 24 -Detalle Giro Tractor. .................................................................................40
Figura 25 -Dirección Asistida y Dirección Hidrostática ..........................................41
Figura 26- Elementos de la dirección hidrostática: ....................................................42

Índice de Figuras II
Figura 28 - Válvula de control de la dirección del sistema Autopilot System
de Trimble...................................................................................................................44
Figura 29 - Detalle de las reducciones de las ruedas donde actúan los frenos de
disco y frenos de disco del tractor Agria-Hispania 9940...........................................45
Figura 30 -Sistema de freno del tractor Agria 9940. ..................................................46
Figura 32 - Sistema de actuación paralelo de pedal de freno y cilindro del
sistema hidráulico. ......................................................................................................48
Figura 33-Accionamiento de tracción hidráulico del embrague y Embrague de
disco de accionamiento de tracción mecánico del tractor Agria 9940 . .....................50
Figura 34 -Sistema hidráulico de accionamiento del embrague y Cilindro receptor
para accionar la lengüeta del diafragma ....................................................................51
Figura 35 - Acelerador de pedal , acelerador de mano y mando del inyector ............52
Figura 36 - Actuador lineal de la gama Junior de la marca "el ero"..........................53
Figura 37 - Enganche tripuntal del tractor Agria 9940...............................................54
Figura 38 - Tirador parada de motor y palanca de corte de inyección .......................56
Figura 39 - Esquema del sistema eléctrico de accionamiento integrable ...................63
Figura40-Esquema del sistema neumático de accionamiento integrable ...................66
Figura 41 -Esquema del sistema hidráulico de accionamiento integrable..................69
Figura 42 -Esquema del circuito con Dirección, Embrague y Freno dependientes
de una bomba y circuito de Aperos en otra. ...............................................................73
Figura 43 - Esquema del circuito con Embrague y Dirección dependientes de
una bomba y Freno y circuito de Aperos en otra........................................................74
Figura 44 -Esquema del circuito con dos bombas en paralelo alimentando al
circuito de la Dirección, del Freno, del Embrague y al circuito de Aperos................75
Figura 45 -Esquema circuito Freno Directo y Freno por Defecto..............................77
Figura 46 - Cilindro hidráulico de la dirección del tractor Agria 9940......................79
Figura 47 - cCilindro hidráulico de elevación de aperos del tractor Agria 9940. ......80
Figura 48 - Cilindro hidráulico de elevación del freno y el embrague del tractor
Agria 9940 . ................................................................................................................81
Figura 49 - Bombas Hidráulicas instaladas en el tractor Agria 9940. ........................82
Figura 50 - Modulación del pulso mediante aplicación de tensión en intervalos
de tiempo variables. ....................................................................................................83

Índice de Figuras III
Figura 51 - Esquema del circuito de Dirección, Freno y Embrague. .........................85
Figura 52 - Bloque hidráulico del circuito de Dirección, Freno y Embrague. ...........86
Figura 53 - Esquema del circuito de Aperos. .............................................................88
Figura 54 - Esquema Eléctrico Automatización Agria 9940......................................93
Figura 55 - Cilindro eléctrico que actúa sobre el acelerador. .....................................93
Figura 56 - Solenoide de parada del motor.................................................................94
Figura 57 - Sección de la electroválvula Bendi de dos posiciones y sección la
electroválvula de dirección de tres posiciones............................................................96
Figura 58- Seta Emergencia, Interruptor conmutador de Modo y pulsadores
de control de aperos ....................................................................................................97
Figura 59 - Cable de actuación sobre el acelerador y sobre la parada del motor. ....101
Figura 60- Mecanismo del sistema de freno.............................................................101
Figura 61 - Mecanismo del sistema de Embrague....................................................102
Figura 62- Salida hidráulica del programa “Automation Studio” en estado de
reposo en modo manual. ...........................................................................................104
Figura 63 - Salida hidráulica del programa “Automation Studio” en modo
manual actuando sobre el volante de dirección. .......................................................105
automático actuando sobre la dirección y sobre el sistema de aperos. .....................106
de automático actuando sobre el cilindro de freno y el cilindro de embrague. .......107
Figura 66 - Montaje y verificación de funcionamiento del sistema hidráulico
en banco de pruebas.................................................................................................108
Figura 67-Tractor DÉDALO tras su automatización................................................110
Figura 70 - Ángulo máximo de giro del tractor. .......................................................116
Figura 71 - Esquema del mecanismo de accionamiento del freno ...........................117
Figura 72-Esquema del mecanismo de accionamiento del embrague ......................119
Figura 73 -Esquema del mecanismo de accionamiento del acelerador ....................120
Figura 74 -Esquema del mecanismo de accionamiento del elevador hidráulico......121
Figura75-Esquema del mecanismo de parada. .........................................................122
Figura 76 -Esquema del mecanismo de accionamiento del freno mediante
actuador lineal...........................................................................................................124

Índice de Figuras IV
Figura 77 - Esquema del mecanismo de accionamiento del embrague
mediante actuador lineal ...........................................................................................126
Figura 78 - Esquema del mecanismo de accionamiento del acelerador
mediante actuador lineal ...........................................................................................127
Figura 79 - Esquema del mecanismo de accionamiento de parada del
motor mediante solenoide.........................................................................................129
Figura 83 - Esquema de los diferentes estados por los que pasa el acumulador. .....145
Figura 84 - Resultado análisis estructural del soporte del cilindro del embrague. ...155
Figura 85 - Resultado análisis estructural de las horquillas de freno y embrague. ..156
Figura 86- Resultado análisis estructural del pedal del freno modificado................157
Figura 87- Resultado análisis estructural del soporte del cilindro de frerno. ...........158
Figura 88 - Resultado análisis estructural del accionador del embrague..................158

Índice de Tablas V
Índice de Tablas
Tabla 1- Medidas del Tractor .....................................................................................38
Tabla 2-Resumen de elementos Sistema Eléctrico.....................................................63
Tabla 3-Resumen de elementos Sistema Neumático..................................................66
Tabla 4-Resumen de elementos Sistema Neumático..................................................69
Tabla 5-Características del motor eléctrico de la dirección......................................123
Tabla 6-Características del actuador lineal eléctrico del freno.................................125
Tabla 7-Características del actuador lineal eléctrico del freno.................................126
Tabla 8-Características del actuador lineal eléctrico del acelerador. .......................128
Tabla 9-Características del actuador lineal eléctrico del elevador de aperos. ..........128
Tabla 10-Características del actuador lineal eléctrico del elevador de aperos .........130
Tabla 11- Resumen de elementos Sistema Eléctrico................................................130
Tabla 12-Características del motor eléctrico de la dirección....................................131
Tabla 13-Características del cilindro de simple efecto del freno. ...........................133
Tabla 14-Características del cilindro de simple efecto del Embrague. ....................134
Tabla 15-Características del cilindro de doble efecto del elevador de aperos..........135
Tabla 16-Características del cilindro neumático del sistema de parada del motor...136
Tabla 17- Resumen de elementos Sistema Neumático.............................................136
Tabla 18-Características del cilindro de simple efecto del freno. ...........................138
Tabla 19-Características del cilindro de simple efecto del Embrague. ....................138
Tabla 20- Resumen de elementos Sistema Neumático.............................................140
Tabla 21- Consumos del sistema de posicionamiento y control...............................150
Tabla 22- Características Al 6061. ...........................................................................155

Memoria Descriptiva 1
1.1 MEMORIA DESCRIPTIVA

1.1 Memoria Descriptiva:
Índice General
Pág.
1.1.1 Descripción general del proyecto ...................................................................4
1.1.1.1 Introducción ..........................................................................................4
1.1.1.2 Objetivos del proyecto ..........................................................................7
1.1.2 Robots agrícolas (Estado del Arte)...............................................................10
1.1.2.1 Manipuladores agrícolas ....................................................................12
1.1.2.2 Robótica móvil en exteriores ..............................................................16
1.1.2.2.1 Sistemas de ayuda al guiado ................................................17
1.1.2.2.2 Sistemas de navegación autónoma.......................................24
1.1.3 Automatización de un vehículo agrícola......................................................35
1.1.3.1 Características generales del vehículo ............................................37
1.1.3.2 Dispositivos sobre los que actuar.....................................................40
1.1.3.2.1 Mandos automatizados.........................................................41
Dirección .................................................................................41
Freno........................................................................................45
Embrague ................................................................................49
Elevación aperos .....................................................................51
Acelerador ...............................................................................53
Parada motor ...........................................................................55
1.1.3.2.2 Mandos que permanecerán con accionamiento manual.......57
Selección de velocidades.........................................................57

Selección de marchas ..............................................................58
Freno de estacionamiento........................................................58
Bloqueo del diferencial delantero y trasero.............................58
Palanca conexión toma de fuerza ...........................................58
1.1.3.2.3 Mandos a eliminar................................................................59
1.1.3.3 Posibles sistemas de actuación .......................................................60
1.1.3.3.1 Sistema eléctrico ..................................................................61
1.1.3.3.2 Sistema neumático ...............................................................64
1.1.3.3.3 Sistema hidráulico................................................................67
1.1.3.4 Sistema de actuación instalado .......................................................71
1.1.3.3.1 Circuito hidráulico ...............................................................72
1.1.3.3.2 Circuito eléctrico..................................................................91
1.1.3.5 Mecanismos de actuación..............................................................100
1.1.4 Validación del sistema y comprobación en banco de pruebas.................103
1.1.5 Conclusiones.................................................................................................109

1.1.1 Descripción general del proyecto
1.1.1.1 Introducción
Una de las aplicaciones más prometedoras del mundo de la robótica es aquella cuyo
objetivo consiste en dotar de autonomía a diferentes vehículos para conseguir un
modo de funcionamiento autónomo1 e “inteligente”, destinado a reducir la
intervención de personal cualificado en tareas repetitivas, arduas o peligrosas para el
ser humano. Cada vez existe una mayor actuación de robots en sectores como la
agricultura, la construcción, la minería o el mantenimiento de instalaciones
submarinas, así como en sectores aeronáuticos, aeroespaciales y militares.
Desde mediados del siglo XX se ha ido incrementando la automatización de
maquinaria con la finalidad principal de realizar de forma autónoma algunas tareas
agrícolas que implican para el operador humano un mayor riesgo o fatiga. Los
campos de estudio de este tipo de maquinaria han tomado dos direcciones. Por un
lado en el desarrollo e implantación de manipuladores para la realización de labores
agrícolas extensivas, como el cosechado, recolección, etc. con la particularidad de
que estos manipuladores deben ir sobre un vehículo con conducción manual.
Por otro lado se han dirigido hacia el diseño de vehículos con mayor grado de
autonomía de forma que cada vez el agricultor adopta más el papel de colaborador,
gestor o supervisor de las tareas. El grado de aceptación de este tipo de vehículos es
reciente, debido principalmente a las limitaciones técnicas que hasta hace unas
1 Que un determinado vehículos sea autónomo implica dotarle de unos sistemas de actuación que nos
permitan gobernarlo, de un sistema sensorial que nos muestre el estado y situación del vehículo, y de
un sistema de procesamiento de dicha información, que analice el estado y el comportamiento del
vehículo, con el propósito de tomar una serie de decisiones referentes al movimiento y actuación de
éste.

décadas no se han podido superar, por lo que su uso se limita en la mayoría de los
casos a sistemas de ayuda al guiado de la conducción y sólo en los últimos años han
empezado a despuntar los primeros resultados experimentales de funcionamiento
autónomo en exterior fruto de la investigación realizada previamente en laboratorios
y en recintos interiores.
Así surge la denominada Agricultura de Precisión, que incluye tecnologías y
prácticas destinadas, entre otras, a minimizar el uso de productos agro-químicos a la
vez que se asegura un control efectivo de plagas, malas hierbas y enfermedades,
suministrando la cantidad de producto adecuado a las distintas zonas del campo de
cultivo. Sin una automatización mínima en el tractor, aplicar herbicida en dosis
variables es una tarea que un agricultor no aborda, debido a la dificultad de atender
simultáneamente a la conducción manual del vehículo y al control de la apertura
selectiva de las distintas válvulas que controlan las secciones de la barra de
fumigación, en función de la cantidad de mala hierba percibida.
Por lo tanto, el relevar al agricultor de la conducción del vehículo agrícola en tareas
repetitivas y tediosas a realizar durante muchas horas, mediante la automatización de
los vehículos agrícolas, plantea una serie de ventajas y campos de aplicación como
pueden ser:
¨ Aumentar la precisión en la conducción de los vehículos logrando una mayor
cobertura del terreno mediante sistemas de guiado que se basan en una medida
sensorial que permite calcular la diferencia entre la trayectoria deseada y la real.
¨ Automatizar labores altamente repetitivas, como es el laboreo en grandes
extensiones de terreno, que se traduce en un aumento de la producción.
¨ Automatizar labores peligrosas basadas en una exposición prolongada de los
operarios a sustancias tóxicas como pesticidas, herbicidas, etc.

¨ Disminución de costes de producción y aumento de la rentabilidad económica de
la explotación.
A pesar de los diferentes beneficios de la automatización de las tareas agrícolas
todavía existen barreras para su desarrollo, como son:
¨ La complejidad de los sistemas electro-mecánicos, que requieren de diseños y
ajustes precisos para suplir a un trabajador especializado.
¨ El factor económico, ya que actualmente sigue siendo costoso la automatización
de los vehículos.
La situación actual de los vehículos agrícolas autónomos se desarrolla
principalmente en el campo de investigación, ya que de estos prototipos ya
desarrollados apenas existe oferta comercial y las que aparecen van dirigidas a la
incorporación de sistemas de ayuda al operario para el guiado del vehículo en tramos
rectilíneos.
Tanto si lo que se pretende es una ayuda a la conducción, una conducción tele-operada,
o bien un funcionamiento autónomo del vehículo, es necesario dotar al
tractor de unos sistemas que nos permitan determinar en cada momento la situación
de los distintos actuadores del vehículo, así como la posición geográfica en la que se
encuentre éste, por lo que se dotará de un sistema de sensores que nos permitan
conocer en todo momento esta información. Ahora bien, tan importante es saber la
situación del vehículo como poder gobernarlo o dirigirlo sin la presencia física del
ser humano, y es en este contexto donde surge el verdadero objetivo de este
proyecto, el desarrollo y optimización de los diferentes sistemas de actuación2 que
permitan el control en la conducción de un vehículo agrícola. Las dificultades
2 Se denomina “sistema de actuación” a todos aquellos dispositivos eléctricos, neumáticos o
hidráulicos que permiten actuar sobre cualquier mando del vehículo, permitiendo su correcta
conducción o utilización.

provienen de que la navegación de laboreo se desarrolla en un entorno al aire libre,
donde el terreno es inconsistente e irregular, las condiciones atmosféricas variables y
adversas, y además pueden aparecer animales, personas u otros vehículos de forma
imprevista, con lo que se necesita de sistemas dotados de dispositivos de seguridad y
protección que garanticen una navegación autónoma y segura.
1.1.1.2 Objetivos del Proyecto
Este documento constituye el desarrollo del Proyecto Fin de Carrera de Ingeniería
Industrial y se enmarca dentro de las líneas de investigación del Instituto de
Automática Industrial (IAI) del Consejo Superior de Investigaciones Científicas
(CSIC) sobre mecanismos de percepción y control en arquitecturas para la
organización de conocimiento en sistemas complejos con incertidumbre, y en la
automatización de vehículos para labores agrícolas y de jardinería.
Por tanto el objetivo del presente proyecto es el diseño, optimización y construcción
de los diferentes sistemas de actuación, básicamente electro-hidráulicos, para la
conducción automática, en paralelo con el sistema de conducción manual que
dispone actualmente el tractor articulado AGRIA-HISPANIA 9940 para la
realización de tareas de navegación no tripulada.
Se procederá a la automatización de aquellos
elementos imprescindibles para el movimiento
básico del tractor como son tanto la dirección
como el freno y embrague, y se analizará también
la posibilidad de automatizar el acelerador,
sistema de parada del motor y sistema hidráulico
de elevación de aperos. Figura1 -Tractor comercial Agria-Hispania
9940

Los resultados de este proyecto constituyen una aportación a la navegación tele-operada
y no tripulada de un tractor. Con este control de movimientos básicos es
posible el desarrollo de una arquitectura de control guiada por GPS y láser, donde el
operario actuaría como vigilante desde una estación de control, la navegación y el
laboreo de uno o varios tractores.
Este objetivo general puede descomponerse en los siguientes sub-objetivos
específicos:
¨ Profundización sobre sistemas de automatización de labores agrícolas.
Obteniendo la máxima información posible sobre sistemas de automatización de
cualquier tipo de labor agrícola, así como la búsqueda en los distintos fabricantes
de maquinaria agrícola, de experimentos o prototipos de navegación autónoma de
vehículos, con el objetivo de conseguir nuevas ideas y mejoras para la
automatización del vehículo anteriormente citado.
¨ Búsqueda de información sobre vehículos agrícolas, dispositivos hidráulicos,
sensores y sistemas de navegación. Recopilando información técnica y comercial
(potencias, tamaños, costes, características técnicas, condiciones óptimas de
funcionamiento,…) tanto de fabricantes y vehículos agrícolas, como de
fabricantes y productos óleohidráulicos y eléctricos, que nos permitirán el
posterior control del vehículo. Sin olvidar los distintos actuadores y sensores que
sean precisos renovar o modificar para el guiado del mismo.
¨ Diseño y optimización de los sistemas de actuación. Con toda la información
necesaria sobre el vehículo a automatizar, como puede ser fuerzas necesarias de
actuación sobre freno o embrague, características del sistema hidráulico de serie
del mismo, espacios huecos o vacíos donde se podrán colocar los distintos
actuadores para la automatización, etc. Se empezará el dimensionado y
optimización de los sistemas hidráulicos, sin olvidar que puede haber otras
formas de control de los actuadores que no necesiten tanta fuerza como la que

nos proporciona la hidráulica, como puede ser los electroimanes o motores
eléctricos tanto rotativos como lineales. Durante esta etapa se tendrá que tener
especial cuidado en el control y parada del vehículo en situaciones límite,
mediante la seta de emergencia y frente a la falta de suministro tanto hidráulico
como eléctrico por fallo o rotura de algún elemento de control en el sistema de
freno, asegurando siempre la detención del vehículo.
Todo el diseño de los sistemas de actuación para la conducción del vehículo
estará guiado por el criterio de optimización e implementación sobre un tractor
comercial, siempre garantizando la seguridad y sin olvidar que se debe mantener
la conducción automática en paralelo con la manual.
¨ Diseño y análisis de las distintas piezas necesarias para la implementación de los
distintos sistemas. Tras el diseño y montaje del sistema hidráulico en el banco de
pruebas se trasladará al propio vehículo. Para ello es necesario el diseño y
análisis estructural de las piezas necesarias para unir el sistema hidráulico al
tractor. Estas piezas pueden ser los soportes de los cilindros, modificación de los
pedales de embrague y freno para la actuación de los cilindros, soportes de
electroválvulas, soportes para los sensores de control de posición (por ejemplo la
resistencia que marca el estado de giro del tractor),… El diseño de estas piezas
está bajo la condición de comodidad para la conducción manual del operario y
bajo las condiciones de fiabilidad y seguridad en la conducción automática.
¨ Montaje y verificación del funcionamiento sobre extractor comercial Agria-
Hispania 9940, denominado DÉDALO. Una vez comprobado el diseño en el
banco de pruebas y fabricadas las piezas necesarias se procederá al montaje de
todo el conjunto sobre el vehículo.
Finalizado éste, se procederá a verificar el correcto funcionamiento del conjunto bajo
una conducción en modo tele-operado, ya desarrollada por el grupo investigador del
IAI-CSIC.

1.1.2 Estado del Arte, Robots Agrícolas.
En estos párrafos se presenta un breve recorrido de la evolución experimentada por
los robots agrícolas, desde las primeras herramientas o manipuladores agrícolas
hasta los modernos prototipos móviles de exteriores desarrollados hoy en día para
tareas peligrosas, repetitivas o imposibles para el hombre.
Desde tiempos remotos, el hombre ha venido utilizando distintas herramientas para
poder aumentar el alcance de su capacidad de manipulación. En un principio, no se
trataba más que de palos utilizados para hacer caer la fruta madura de un árbol, pero
tras muchos años, y especialmente en el último siglo se han desarrollado dispositivos
de una gran complejidad, capaces de suplir con una gran eficacia la acción del ser
humano [NUÑO04].
Los robots fueron desarrollados inicialmente en el ámbito industrial y su finalidad
era la sustitución del operador humano por un sistema artificial que ejecutara una
tarea física, por lo tanto consistían básicamente en brazos articulados diseñados para
mover herramientas, materiales o piezas. Esto lo realizaban mediante movimientos
que previamente se habían definido y fijados, por lo que se daba una mayor
importancia a la precisión y a la repetibilidad, dejando a un lado la flexibilidad y la
capacidad de adaptación frente situaciones imprevistas.
El desarrollo de los robots móviles responde a la necesidad de ampliar el campo de
aplicación de la robótica, incrementando su grado de autonomía3 no solo limitando
en todo lo posible la intervención humana, sino también concediendo una capacidad
de movimiento.
3 El “grado de autonomía” de un robot móvil se define como la facultad de éste para abstraer el
entorno y convertir la información obtenida en órdenes, de modo que aplicadas sobre los actuadotes se
garantice la realización eficaz de su tarea.

Los primeros robots móviles comenzaron a desarrollarse en la industria a partir de
los años 60, siendo vehículos que estaban guiados por cables bajo el suelo o
mediante sensores ópticos y seguían las líneas trazadas en la planta. Los sistemas de
actuación de estos vehículos eran básicamente motores eléctricos alimentados por
sistemas de electrificación que eran tendidos a lo largo de la planta. Por lo tanto
cambiar la trayectoria de éstos implicaba la modificación de la estructura del entorno
con nuevos tendidos de cables y marcas ópticas.
En los años 70 se empieza a plantear la posibilidad de desarrollar robots con un
mayor grado de autonomía, y en los años 80, debido a la ligera mejora en los
sistemas de almacenamiento eléctrico, avances de automatismos como electro-válvulas
y al desarrollo de los ordenadores, se empiezan a crear robots más
autónomos, que hacen que su labor no se limite únicamente a las fábricas, sino que se
extienda su campo de aplicación a sectores tales como la agricultura, la minería o
sectores militares. Comienza así a aparecer el concepto de vehículo autónomo de
exterior frente a los robots móviles de interior, que hoy en día se emplean en tareas
de transporte, seguridad, limpieza , trabajos submarinos y en labores agrícolas y de
jardinería, que es el ámbito en el que se desarrolla este proyecto [POZO01].
Con el propósito de lograr una presentación clara de los distintos robots que se han
ido desarrollando para realizar labores altamente repetitivas, tediosas y arduas en el
mundo de la agricultura, se han dividido los robots agrícolas en dos tipos atendiendo
a la capacidad de desplazamiento autónomo de los mismos.
En primer lugar se expondrán y describirán los robots manipuladores, que a lo largo
de los años se han centrado principalmente en tareas de recolección en agricultura,
horticultura y jardinería. Por otro lado se expondrán los vehículos móviles de
exteriores con cierto grado de autonomía, donde se analizara las características de
estos robots agrícolas y se clasifican en dos categorías en función del grado de
intervención humana necesaria para su funcionamiento. La primera de estas
categorías engloba a los sistemas de guiado de vehículos agrícolas, y la segunda, se
centra en los sistemas con mayor grado de autonomía.

1.1.2.1 Manipuladores Agrícolas.
En esta sección se describen y analizan brevemente una serie de robots
manipuladores mostrando un especial interés en los sistemas de actuación así como
en los sistemas de sensorización y control. Éstos se encuentran fijos dentro de unas
instalaciones desempañando una determinada función o bien son montados sobre
una bancada móvil que es conducida o guiada de forma manual. Su aplicación
fundamental se centra en la recolección, clasificación en función de tamaño y
calidades, y verificación del estado de madurez y calidad de frutas y hortalizas,
incrementando la productividad reduciendo el coste económico.
Robots fijos:
· Recolector de Hongos. Este robot ha sido desarrollado en la universidad de
Warwick (Reino Unido). Este robot surge para la recolección de setas que son
una cosecha delicada que tiene que ser criada en las condiciones muy
específicas, pudiendo identificar setas en su grado óptimo necesitando poco
espacio o luz para trabajar. Consta básicamente de un robot tipo PUMA al
que se le ha acoplado una pinza neumática que permite la recolección de setas
o cualquier otro tipo de hogo. El sistema se basa en dos cámaras que localizan
la posición del vegetal y mediante un sistema de procesado dirigen al robot
hacia éste realizando su recolección. El movimiento de los distintos motores
eléctricos es controlado por sensores “encoders giratorios” y la posición de la
pinza de recolección se basa en dos sensores fin de carera y en un sensor de
presión que determina el cierre de la pinza en función de la fuerza máxima
que se puede realizar sobre el hongo [WARW06].

Figura 2 - Recolector de Hongos.
· Recolector de Crisantemos. Este robot desarrollado por el Laboratorio
Japonés de Ingeniería Aplicada a los sistemas agrícolas (LASE) está
destinado a la recogida y preparación de crisantemos. Los sistemas de
actuación y sensorización son muy similares al Robot recolector de Hongos
(figura 2), con la salvedad que este incluye un sistema de visión para
detección del entorno [LASE95].
Figura 3 - Recolector de Crisantemos.
Robots de plataforma móvil:
· OPR. Este robot es un recolector de cítricos que ha sido desarrollado en los
laboratorios de la universidad de CATANIA (Italia). Está formado por un
carro que permite el movimiento autónomamente entre las filas de naranjos, y
dos brazos de recolección controlados por sistemas visuales. Cada brazo es

equipado con una cámara para identificar y centrar la fruta. Dentro de los
brazos dos actuadores neumáticos controlan la pinza y las tenazas, que cortan
y depositan la fruta en una bandeja. Los grados de libertad con la que el
manipulador es dotado, permiten a la exploración y la recolección en una
dirección diagonal, mientras el movimiento avanzado del carro avanza a la
siguiente recolección el área [CATA06].
Figura 4 - Recolector de cítricos y de Cerezas.
· Recolector de fresas. Este recolector, ha sido desarrollado en el LASE-Japón
para la recolección de fresas o el transplante de éstas. Es un manipulador
articulado guiado por una cámara monocroma de TV dotada de un filtro para
separar la fresa de las hojas y los tallos por reflectancia espectral. Los
sistemas de actuación son todos ellos mediante motores eléctricos que actúan
sobre sistemas piñón-cremallera o sobre engranajes que mueven las distintas
articulaciones. Incluso la pinza de recolección es controlada mediante un
motor eléctrico tal cual se ve en la figura 5 [LASE04].
Figura 5 - Robot Recolector de tomates (izquierda) y detalle pinza de agarre (derecha).

En esta línea, el laboratorio LASE dispone de un robot recolector de uvas, de
tomates y otro para la recolección de pepinos [LASE04].
Figura 6 - Robot recolector de pepinos (izquierda) y Robot recolector de uvas (derecha).
Recolectora de cebollas. El grupo de tecnología agraria del instituto BRAIN (Japón)
ha desarrollado una máquina automática para cavar, recolectar y transportar cebollas
cultivadas sobre un campo previamente surcado (Figura 7). Esta cosechadora, eleva
la cebolla del suelo, corta la cabeza, separándola de las hojas y deposita la hortaliza
en un contenedor. Los sistemas de actuación son cuchillas, cinta transportadora y
criba accionados todas ellos mediante un motor de encendido provocado a través de
un sistemas de transmisión mecánica [BRAIN02].
Figura 7- Recolector de cebollas.

1.1.2.2 Robótica Móvil en Exteriores.
Los robots descritos en el apartado anterior no poseen capacidad de desplazamiento,
ya que o bien están fijos en un emplazamiento desempeñando una tarea o bien son
movidos en una plata forma móvil que es guiada por un operador. Este apartado se
centra en el análisis de los sistemas móviles de exteriores con una cierta autonomía
en aplicaciones de agricultura, horticultura y jardinería, sistemas sin posicionamiento
fijo, por tanto con capacidad de desplazamiento y decisión sobre ellos mismos. El
concepto de autonomía es gradual, y por ello engloba desde sistemas con habilidad
para seguir trayectorias rectilíneas prefijadas hasta sistemas capaces de detectar y
reaccionar adecuadamente ante obstáculos imprevistos [GARC04].
Es importante resaltar antes de continuar con el desarrollo de estas líneas que en
estos párrafos del proyecto únicamente se pretende hacer una breve revisión de las
investigaciones entorno a los robots móviles de exteriores con el objetivo de obtener
ideas que nos ayuden en la automatización del tractor AGRIA-HISPANIA 9940, por
lo tanto únicamente se mencionarán aquellas investigaciones que hayan aportado un
mayor avance en este sector o aquellas que hayan sido desarrolladas en los
principales laboratorios de investigación.
Dependiendo del grado de autonomía que se pretende conseguir, varían los requisitos
y los sistemas de actuación que se tienen que implementar. Por ello los trabajos
existentes se han dividido en dos grandes grupos:
Sistemas de ayuda al guiado. Son sistemas que ayudan al operador en la
conducción del vehículo ya sea avisándole para el seguimiento preciso de
trayectorias que reducen el estrés asociado a la realización de tareas o bien
evitando que el operador tenga que ir en el puesto de conducción del tractor,
eliminando así que éste esté sometido a algún tipo de peligro.

Sistemas de navegación autónoma. En este caso el objetivo es la
navegación no tripulada capaz de resolver las situaciones previsibles y gran
parte de imprevistos, es en este último aspecto dónde radica el grado de
autonomía. En este caso, el operario podría vigilar, desde una estación de
control, la navegación y el laboreo de uno o varios tractores [STEN02].
Los requisitos para el funcionamiento seguro y eficaz son mucho más exigentes
cuando se trata de navegación sin conductor, que en el caso de sistemas de ayuda al
guiado de un vehículo, ya que en este último caso es el operario quien resuelve las
situaciones imprevistas críticas.
En cualquier vehículo la seguridad constituye un requisito imprescindible para
garantizar la integridad del conductor, vehículo y entorno. De ahí que un vehículo
autónomo debe ser capaz de reaccionar ante posibles colisiones, detectando los
obstáculos imprevistos y actuando de la forma necesaria para solventarlos mientras
busca un objetivo. También debe ser fiable frente a errores o fallos de cualquier
naturaleza ya sea en la señal de guiado, en el sistema de control o en el suministro de
energía en los sistemas de actuación.
1.1.2.2.1 Sistema de ayuda al guiado
El desarrollo de los sistemas de ayuda al guiado en vehículos agrícolas comenzó el la
primera mitad del siglo XX. Desde entonces los sistemas de actuación y sensoriales
han experimentado una gran evolución, existiendo una gran diferencia entre la
tecnología que se utilizaba en los inicios y la actual que permite la reducción del
tiempo de laboreo. Hoy en día, prácticamente todos los sistemas automáticos de
guiado disponen de actuadotes que permiten un control básico sobre la dirección del
vehículo y también de sensores GPS, brújula, cámara de vídeo o láser, que
determinan la situación del tractor. Los sistemas de guiado pueden agruparse en dos
categorías. En la primera, métodos de guiado indirecto, se encuentran aquellos en
los que el operario dirige al tractor de forma teleoperada, por lo que es

imprescindible la implantación de sistemas de actuación sobre dirección, freno y
embrague que permitan controlar el vehículo desde una posición externa al tractor.
En la segunda se encuentran los métodos de guiado directo; en ellos las señales de
guiado proceden de sensores a bordo del vehículo y serán mostradas directamente al
conductor, que será quien actuará sobre los mandos del tractor, por lo tanto en este
tipo de guiado no será necesario la implantación de sistemas de actuación. Estos
últimos se dividen a su vez en dos clases, dependiendo del tipo de información,
global o local, con la que opera el algoritmo de control.
Los sistemas de guiado con información global dirigen al vehículo por una ruta
previamente calculada, basada en un mapa del terreno y en la posición del vehículo
respecto de un marco absoluto de referencia, calculada mediante un receptor GPS,
brújulas o un sistema de balizas.
Los sistemas de guiado con información local se basan en la percepción de marcas
locales, como pueden ser los patrones de la plantación, los surcos entre cultivos o las
plantas individuales. Últimamente se tiende al uso combinado de información tanto
global como local [STEN02].
Método de Guiado Indirecto
El método de guiado indirecto fue desechado en los 80 principalmente por las
dificultades de comunicación entre vehículo y estación de control, pero en la
actualidad está volviendo a cobrar importancia debido a los avances en las
comunicaciones, mayor ancho de banda, que permiten que el usuario remoto
disponga de información completa del entorno. Se han desarrollado multitud de
vehículos destinados a diferentes tareas que son controlados de forma tele-operada
como aplicaciones submarinas, aplicaciones en la industria nuclear, aplicaciones
médicas, aplicaciones militares, etc. quizás el mundo de la teleoperación sea el de
mayor aplicación hoy en día.

La teleoperar consiste en un conjunto de tecnologías que permiten gobernar a
distancia un dispositivo por un ser humano, por lo tanto este dispositivo ha de
permitir a éste ver lo que se encuentra a su alrededor, mediante sensores, y permitir
controlar los movimientos de éste, mediante actuadores. Esta forma de trabajo queda
representada en la figura 8 [NUÑO04].
Figura 8 - Elementos básicos de un sistema de teleoperación.
En la última década se ha desarrollado una gran cantidad de tractores controlados a
distancia, entre otras razones porque la teleoperación es el paso previo a un control
automático, pero debido a las novedades que plantean en sus sistemas de actuación
se van a mostrar únicamente dos.
· Vehículo Teleoperado de Alta Velocidad. Este vehículo ha sido diseñado por
una empresa española como banco de pruebas para ADAS (Advanced
Driving Assistance Systems), presentando como característica principal su
elevada velocidad de desplazamiento. El vehículo está dotado de un
sofisticado sistema de mando y control. La gestión de funciones del vehículo
la realiza un autómata. El mando de las funciones de conducción se realiza
por medio de servoactuadores eléctricos lineales para freno y acelerador, y
motor eléctrico rotativo para la dirección (figura 9).No es necesario la
automatización del embrague por tener un sistema de transmisión automática.
El vehículo teleoperado se maneja desde una unidad de control (figura 9), un
emisor RF, transportado por el operador. Está formada por un joystick doble
(aceleración-frenado, izquierda-derecha) y un ordenador. El sistema de
mando tiene la posibilidad de generar trayectorias y funciones automáticas
previamente programadas en ordenador [SPCS07].

Figura 9 - Vehículo teleoperado de alta velocidad (izquierda), servoactuadores eléctricos (arriba) y
sistema de mando (abajo).
· Robot TAMA (figura 10). Este vehículo agrícola teleoperado se ha
desarrollado en el instituto Brain. Está equipado con dos cámaras para
visualizar tanto la zona frontal como la trasera y lateral del vehículo, y un
sistema de comunicación por radio para enviar datos y recibir las consignas
de control. Los sistemas de actuación de este vehículo son de dos tipos. En
primer lugar se utiliza el sistema hidráulico del tractor para controlar el giro
por medio de electro-válvulas, y en segundo lugar se utilizan servo actuadotes
eléctricos lineales para el control de la velocidad y el freno. El operario
visualiza todas las imágenes y señales en un panel de control, mediante el
cual puede conducir remotamente el tractor [BRAI02].
Figura 10 - Robot TAMA.

En otros trabajos se muestran métodos de guiado remoto por seguimiento directo de
un vehículo maestro conducido por un humano, ya sea mediante unión mecánica o
sin ella [JAHN83]. Utiliza sensores de ultrasonidos situando los emisores en el
vehículo maestro y los receptores en el esclavo. A partir de la medida de cuatro
distancias diferentes calcula la señal de control que necesita el vehículo esclavo para
seguir al maestro.
Método de Guiado Directo
Los métodos de guiado directo son aquellos en los que el operador del vehículo es
informado mediante una serie de señales acústicas, luminosas o a través de una
pantalla de la trayectoria que está siguiendo y cual es la que debería seguir, por lo
tanto no es necesario la implantación de sistemas de actuación que controlen los
mandos del vehículo, excepto algunos productos comerciales que actúan sobre la
dirección hidráulica de los tractores mediante electroválvulas. Para que dicha
información pueda ser mostrada es necesario dotar al tractor únicamente de un
sistema de sensorización, y estos son de dos naturalezas.
Guiado de tractores con sistema de referencia absoluto
En los sistemas de guiado con marco de referencia absoluto la ruta planificada al
inicio se ejecuta sin modificación alguna. Es una aproximación adecuada para
mundos ideales o totalmente estructurados pero no está preparada para responder
ante cambios imprevistos del entorno [STEN02] al disponer únicamente de la
posición absoluta.
Las dos ventajas principales de este tipo de sistemas son: 1) no es necesario
modificar el entorno instalando balizas y 2) el cálculo de la posición es inmediato.
Sin embargo son sistemas de elevado coste, proporcionan las medidas a una
frecuencia baja, sufren pérdidas de la señal por causas muy diversas y en algunas
aplicaciones necesitan un mapa georeferenciado del entorno de trabajo. En estos
casos se navega casi exclusivamente con el sistema de posicionamiento por satélite,

el GPS. Al ser sistemas de ayuda al guiado no contemplan la aparición imprevistos
ya que el operario se encarga de resolverlos [GARC04].
Algunos de los productos comerciales que podemos encontrar son:
El sistema FarmPro. Desarrollado por AutoFarm [INTE06]. Consta de cuatro
receptores GPS, tres en el tractor y otro más en la estación base para el cálculo de
correcciones que incrementen la precisión hasta un valor inferior a la pulgada. Con
los tres receptores GPS a bordo del tractor se obtiene su posición e inclinación lateral
y frontal. En el caso de que el accionamiento de la dirección estuviese automatizado,
se podría abordar un control automático guiado por la localización GPS.
Figura 11 - Sistema FarmPRO de Autofarm.
El sistema AutoPilot. Desarrollado por Trimble [TRIM06], consta de un GPS y un
sistema de control que actúa sobre la dirección Hidráulica del tractor. El agricultor
selecciona en la consola dos puntos que definen el camino rectilíneo por el cual
AutoPilot guía al tractor, basándose en la posición obtenida mediante el GPS. Al
llegar al segundo punto, AutoPilot alerta para que se retorne al modo manual a fin de
realizar el giro. AutoPilot registra en memoria el recorrido efectuado por el tractor,
para evitar repeticiones sobre zonas que ya se han recorrido.

Figura 12 - Sistema de guiado AutoPilot de Trimble. Sensorización y actuadores necesarios de implementar
(derecha).
Guiado de tractores con sistema de referencia local
Los sistemas de guiado basados en información local aprovechan la detección de
estructuras y características del entorno, a fin de localizar de forma relativa el
vehículo y permitir su guiado. Normalmente se basan en la detección de patrones de
plantación, surcos, o en diferencias entre zonas afectadas o no por una operación de
laboreo, para corregir la trayectoria del tractor.
Debido a la reducción del coste de los sistemas sensoriales, los métodos de guiado
que inicialmente utilizaban dispositivos mecánicos para detectar las hileras de
plantas, por ejemplo maíz, han sido sustituidos por otros sensores. Tecnologías que
hace 20 años eran inasequibles por su precio y reducidas prestaciones [Jahns, 1983]
como los sistemas de visión, los ultrasonidos o el láser comienzan a emplearse en la
actualidad. La integración de estos sensores, permite hoy en día ampliar el campo de
aplicación de los sistemas de guiado a cultivos sin necesidad de imponer un contacto
físico sensor-cultivo. Entre los sensores que no requieren contacto físico se
encuentran las cámaras, el láser, los sensores de ultrasonidos y los telémetros; siendo
las cámaras de visión las más difundidas [GARC04].
Guiado de tractores con cámara de visión. A pesar del elevado coste de desarrollo
de las aplicaciones basadas en imagen visual y los problemas asociados a los
cambios de luminosidad y polvo ambiental, las posibilidades de extracción de
conocimiento de las cámaras hacen que éstas sean el sistema sensorial más utilizado
para el control del guiado de un tractor. Por otro lado, el posicionamiento mediante
visión artificial permite aprovechar la estructura en surcos de las plantaciones y
utilizarla para controlar el robot. En esta línea se enmarcan el tractor guiado por
visión de la universidad de la universidad de Hokkaido que ha sido probado con
éxito en campos de espinacas [TORI00].

Guiado de tractores con láser. El dispositivo láser, contrariamente a la cámara, es
independiente de los cambios de luminosidad. Sin embargo no es tan versátil como
una cámara y sólo puede aplicarse para la generación de mapas 2D de profundidad
de las estructuras presentes en el entorno que reflejan el haz de luz. Sí en la
operación de segar, la estructura o patrón de guiado es la diferencia de alturas entre
zona de cultivo cortado y sin cortar. A partir de la detección de este cambio, es
posible alinear el tractor Por la filosofía de ajuste que se sigue únicamente lo utilizan
cosechadoras y segadoras [GARC04].
Un ejemplo de este sistema e s el sistema comercial Laser Pilot de la empresa Claas
[CLAS07] que utiliza un láser para detectar zona cosechada y no cosechada, a fin de
alinear la cosechadora y optimizar el solapamiento entre zonas.
1.1.2.2.2 Sistemas de Navegación Autónoma
La autonomía es un concepto gradual y aunque el objetivo final de la robótica
aplicada a la agricultura el desarrollo de sistemas autónomos para la realización de
las tareas agrícolas, aún estamos lejos de una plataforma comercial autónoma. La
dificultad para reproducir los mecanismos de razonamiento y percepción humanos
provocan que hasta el momento, se han desarrollado únicamente plataformas
semiautónomas económicamente viables sólo en aquellos casos en los que el valor de
producto obtenido deja un margen de beneficio [STEN02].
Por otro lado existe cierta resistencia a la introducción de nuevas prácticas en
cultivos fundamentalmente por el aprendizaje que requiere la utilización de nuevas
tecnologías. Las máquinas semiautónomas implementadas permiten al operario
intervenir sólo en ocasiones excepcionales mientras supervisa la navegación de uno o
varios vehículos. En definitiva, aumentar la autonomía del robot consiste en reducir
el número de situaciones en las que es necesaria la intervención humana; y para ello
se requiere que los sistemas sean fiables y seguros.

El alto grado de repetitividad que muestran la mayoría de las labores agrícolas y la
existencia de un supervisor humano, favorecen la automatización de vehículos
agrícolas con un diseño más conservador, ya que es posible delegar en el operario la
resolución de situaciones imprevistas complejas [GARC04].
A continuación se van a describir brevemente una serie de vehículos agrícolas,
algunos de ellos todavía son prototipos en fase de investigación mientras que otros
pueden encontrarse como accesorio de un tractor comercial. El interés de este breve
análisis es la investigación sobre los distintos sistemas de actuación que permiten
gobernar un tractor en vehículos con cierto grado de autonomía, ya que este es el tipo
de maquinaria agrícola que se pretende llevar a cabo en las instalaciones del IAI-CSIC
con el tractor AGRIA-HISPANIA 9940.
Tractor Autónomo desarrollado por NREC.
Uno de los principales impulsores de la robótica móvil aplicada lo constituye el
grupo NREC (Nacional Robotics Engineering Consortium). NERC es una entidad
dedicada al desarrollo de productos que incorporan tecnologías avanzadas al mundo
de la robótica y está integrada por investigadores de la NASA de la ciudad de
Pittsburg (Pensilvania, Estados Unidos) y la universidad de Carnegie Mellon. Uno de
los últimos y más importantes proyectos que han llevado adelante es un tractor
comercial (John Deere 6410) que ha sido validado en campos de naranjas en Florida
con recorridos de hasta 7 km. El vehículo opera en dos modos, entrenamiento y
semiautónomo. En el primer modo el operario conduce el tractor y graba datos del
recorrido mediante una consola auxiliar. En operación semiautónoma el tractor (o la
flota de tractores) sigue uno de los caminos previamente almacenados, visualizado en
la consola remota del operador (figura 13). Ante un evento inesperado, activa un
mensaje de alarma en la pantalla remota con la información pertinente.

Figura 13 - Tractor desarrollado por NREC trabajando de forma semiautónoma en campo de naranjos.
Para que el tractor pueda funcionar de forma autónoma NREC ha implementado
unos actuadores para controlar el freno, la dirección y el control de la velocidad. La
dirección es simplemente una electroválvula instalada en paralelo con la dirección
del tractor. El sistema de freno diseñado para ser utilizado únicamente en caso de
emergencia es una bomba hidráulica de pequeño caudal que ha sido instalado en
paralelo con el sistema de freno existente en el tractor. La velocidad es controlada
mediante un sistema electrónico que actúa sobre la bomba de inyección del motor
(figura 14).
Figura 14 - Sensores y actuadores añadidos al tractor John Deere 6410

En el 2004 NREC dio un paso más en la mejora del tractor John Deere 6410,
ampliando su grado de autonomía, con el cual ya ante un obstáculo imprevisto no
simplemente se paraba y mandaba una señal de aviso, sino que gracias a una sistema
de procesamiento de la información del sistema de sensorización el tractor es capaz
de sortear el obstáculo y seguir con su labor (figura 15) [WELLI04].
Figura 15 - Tractor desarrollado por NREC con capacidad de evitar obstáculos.
En este mismo camino NREC también ha desarrollado una cosechadora autónoma
que es capaz de realizar su labor en el campo de cultivo y también tiene la capacidad
de detección de obstáculos inesperados. El sistema de control actúa sobre la
dirección, el control de la velocidad y sobre el freno de la misma forma que se
describió en el tractor John Deere 6410, y el sistema de posicionamiento está basado
en un receptor GPS, codificadores de posición de la rueda y giróscopo. Además la
cosechadora está dotada de un sistema de visión con tres módulos: un seguidor de
líneas de cultivo (para la detección del cereal cortado frente al no cortado), un
detector de final de campo y otro de obstáculos. [PILA99]
Segadora Automatizada desarrollada por NREC.
Este vehículo comercial adaptado para ser conducido de forma autónoma ha sido
desarrollado por NREC (Nacional Robotics Engineering Consortium) en
colaboración con la empresa de fabricación de maquinaria para jardinería Toro. El
objetivo era desarrollar un prototipo de cortacéspedes autónomo que pueda ser

usado en el mantenimiento de una cancha de golf, el campo de hierba o en
mantenimiento de jardines (figura 16).
El cortacésped autónomo tiene una detección de obstáculos y un sistema de
localización sumamente fiable, ya que reconoce obstáculos verdaderos, es decir,
puede distinguir objetos tan pequeños como una pelota de golf y distinguirlos de
hierba alta. El sistema de detección de obstáculo incluye un láser que construye un
mapa de 3D del área delante del cortacésped. Este aprende y usa este mapa para
descubrir obstáculos a lo largo del camino ayudado de un sistema de localización por
GPS (el sistema de posicionamiento global) que la hacen muy exacto y fiable. Los
sistemas de actuación de vehículo son servoactuadores eléctricos lineales que actúan
sobre los tirantes de la dirección y sobre el pedal de freno del cortacésped
[STEN02b].
Figura 16 - Cortacésped Automático desarrollado por FREC.
Proyecto SAAPIN.
La automatización de este pequeño vehículo agrícola se ha llevado a cabo en el
Centro de Investigación y Tecnología Agroalimentaria (CITA). Consiste en un robot
automático que determina la salinidad de los suelos agrarios y quita las malas hierbas
mediante un módulo de escarda dotado de cepillos mecánicos sin afectar al cultivo y

sin la utilización de herbicidas (Figura 17). El sistema de actuación permite controlar
en todo momento la dirección y la velocidad mediante servoactuadores eléctricos y la
posición es controlada mediante un sistema de posicionamiento global por GPS
[ARAG07].
Figura 17 - Proyecto SAAPIN.
Robot AURORA.
Se trata de un robot autónomo diseñado específicamente para invernaderos en la
Universidad de Málaga. AURORA consta de una plataforma octogonal móvil cuya
fuente de energía es un generador AC alimentado con gasolina (Figura 18). Su
sistema sensorial está compuesto por diferentes tipos de sensores de ultrasonidos:
digitales de rango corto y medio y analógicos de rango medio. Dispone de
codificadores de posición en las ruedas y cámara de vídeo para facilitar la
supervisión humana. La arquitectura de control consta de cinco niveles, usuario,
supervisor, generador de referencias, ejecutivo y “servo”. El nivel usuario gestiona
las comunicaciones con el usuario local. El nivel supervisor es un controlador
supervisor de secuencia que coordina el comportamiento global del sistema mediante
eventos de comienzo, de espera y temporizadores. El generador de referencias se
compone de un conjunto de comportamientos básicos, donde cada uno de ellos
produce un esquema de movimiento del robot: seguir pared, seguir pasillo, girar,
abrir boquilla, seguridad y avanzar. El ejecutivo controla los sensores internos y los
actuadores, e incluye un módulo para que el usuario pueda conducir manualmente el
robot. Finalmente el nivel “servo” controla la mecatrónica del vehículo. Los
comportamientos de navegación se ejecutan en secuencia, pero de modo concurrente
con el comportamiento de seguridad [MAND96].

Figura 18 - Robot AURORA.
Sembrador de hortalizas desarrollado por SRI.
El objetivo del robot desarrollado en Silsoe Research Institute (SRI) del Reino Unido
es la navegación siguiendo líneas de cultivo para realizar una aplicación selectiva de
productos químicos, tras la detección y segmentación de las malas hierbas frente a
las hortalizas (Figura 19).
El sistema de navegación genera las consignas de guiado a partir de la ubicación de
éste con respecto a las líneas de cultivo, que actúan como los cables guía en
vehículos filoguiados industriales. A partir de la intersección entre las imágenes, de
la información de calibrado de la cámara, de la odometría y la brújula se reconstruye
el mapa del cultivo del que se deducen los parámetros de control. El robot navega de
modo autónomo con precisión entre líneas de cultivo detectando el final de surco y
girando [HAGE99].
El vehículo consta de dos ruedas tractoras con transmisión hidráulica independiente,
por lo que el giro se controla a través de electro-válvulas que actúan sobre los
motores hidráulicos de las dos ruedas de tracción. En este vehículo también se
controla la velocidad por medio del control del acelerador a través de un motor
eléctrico de CC que actúa sobre un sistema piñón-cremallera.

Figura 19 - Robot para el tratamiento de hortalizas.
Vehículo autónomo para arrancar malas hierbas de la universidad de Halmstad
Se ha desarrollado en la universidad de Halmstad (Suecia) un robot móvil para
plantaciones orgánicas de remolacha, donde no es posible el uso de herbicidas. El
robot, figura 20, consta de dos sistemas de visión, uno frontal para guiado del
vehículo por reconocimiento de las líneas de remolachas y otro enfocado hacia el
suelo para distinguir las remolachas frente a las malas hierbas y calcular su posición.
La arquitectura de control está organizada en una capa de control y otra de
aplicación. Esto permite aislar el control de giro y arranque de hierbas de la capa de
aplicación, encargada de tareas de más alto nivel. A pesar de tratarse de un vehículo
autónomo, no incluye ningún mecanismo de detección de obstáculos [ASTR02], ni
se describen el control del giro.
Figura 20 -Vehículo autónomo para arrancar malas hierbas de la universidad de Halmstad.

Robot ROJO.
La automatización de este vehículo cortacésped ha sido realizada por el grupo de
Percepción Activa del IAI-CSIC [GALE01].
El robot ROJO lleva incorporado dos actuadores neumáticos, uno para el control del
ángulo de giro de las ruedas delanteras y otro para el pedal de embrague/freno. Para
poder utilizar estos actuadotes se ha montado en el vehículo un compresor y un
calderín que comparten ambos sistemas de actuación. Las válvulas electro-neumáticas
empleadas en este sistema es un dispositivo todo/nada alimentado a 12V.
El control de las válvulas se realiza mediante una modulación de ancho de pulso
PWM (Pulse Width Modulation). Para ello se aplica a la electroválvula un mismo
voltaje durante diferentes intervalos de tiempo, controlando así el tiempo en el que la
electroválvula está abierta y, por tanto, la entrada de aire al cilindro traduciéndose en
la carrera recorrida. El compresor para la generación del aire comprimido se alimenta
de la energía mecánica procedente del movimiento del motor de encendido
provocado del tractor, de esta forma, siempre que el motor está en marcha el
compresor se encuentra en funcionamiento llenando el calderín de aire comprimido.
Figura 21 - Tractor ROJO.

En esta sección se ha presentado una breve revisión bibliográfica del estado actual de
la robótica aplicada a la agricultura, que pone de manifiesto la importancia de esta
nueva perspectiva de la robótica. Así se ha realizado un recorrido en primer lugar por
los diferentes sistemas de actuación que se utilizan tanto en robots manipuladores
estacionarios como aquellos que son instalados en robots móviles para sistemas de
ayuda al guiado o para navegación autónoma. Y en segundo lugar por los diferentes
sistemas de posicionamiento de vehículos, desde aquellos basados en medidas
internas y en la estimación mediante balizas, hasta los basados en la percepción del
entorno.
En estas condiciones se plantea el reto de implementar los diferentes sistemas de
actuación en el tractor comercial AGRIA-HISPANIA 9940 con el objetivo de
conseguir un vehículo autónomo que facilite y simplifique tareas tediosas e incluso
peligrosas para el hombre en el sector de la agricultura.

1.1.3 Automatización de un Vehículo
Agrícola
Un robot móvil tiene como elemento básico un vehículo que tenga capacidad de
movimiento de forma autónoma o con una cierta ayuda humana, en un
emplazamiento en el que únicamente conoce sus características generales, en la
mayoría de las ocasiones.
El tipo de vehículo a elegir o diseñar dependerá principalmente del entorno en el cual
el robot lleve a cabo su actividad. En aplicaciones terrestres de exteriores se
requieren vehículos que sean capaces de moverse por terrenos irregulares y que su
funcionamiento no se vea afectado por la variabilidad de las condiciones climáticas,
por lo que en la mayoría de las ocasiones se automatizan vehículos comerciales y se
prescinde de diseñar o construir prototipos específicos como ocurre en la mayoría de
los robots de aplicaciones interiores. Para la realización de tareas agrícolas o
navegación en campo abierto se emplean vehículos todo-terrero [REDT05] o
tractores comerciales, ya sean de ruedas o de orugas.
El desarrollo de un sistema de navegación ya sea para conducción teleoperada como
para un funcionamiento autónomo a partir de una plataforma comercial convencional
requiere siempre una larga etapa de diseño e integración de los sistemas de
actuación, percepción, comunicación y control.
Con el objetivo de desarrollar un sistema de actuación para vehículos móviles, de
posible aplicación en labores agrícola, se ha procedido a la automatización en los
talleres del Instituto de Automática Industrial del CSIC, de un tractor agrícola
diseñado y comercializado por la empresa AGRIA HISPANIA, que denominaremos
DÉDALO. Independientemente del tractor utilizado en esta ocasión, los sistemas de
actuación, sensorización y control han sido diseñados para poder ser implementados

como un accesorio extra en cualquier vehículo comercial de las mismas
características.
La automatización de un vehículo implica en primer lugar el diseño e instalación de
unos actuadores que sustituyan a los mecanismos originales de control manual de la
conducción del vehículo, que fueron diseñados para ser accionados por los brazos y
piernas de un operario. La selección del tipo de actuadores a integrar constituye la
primera etapa en el proceso de automatización de cualquier vehículo y va a depender
fundamentalmente de: los controles que se deseen automatizar, las condiciones del
entorno y ambientales, y las características técnicas y funcionales del vehículo. La
siguiente consideración para incrementar la autonomía del sistema es la selección de
una dotación sensorial que le permita conocer su estado interno y el estado del
entorno, con el fin de cerrar los lazos de control de la conducción. En la elección de
los sensores se tienen en cuenta los mismos parámetros que en la elección de los
actuadores, si bien aquí habría que considerar la complejidad de interpretación de la
información suministrada por los sensores [GARC04].
El objetivo de este proyecto únicamente es el desarrollo de los sistemas de actuación
y la sensorización interna de estos actuadores pero siempre teniendo en cuenta el
sistema de procesado de la información, el sistema de comunicación con el operario,
soportado por un buen interfaz hombre-máquina, y el sistema de control borroso que
permitirán el guiado automático del vehículo.

1.1.3.1 Características Generales
El vehículo a automatizar es un tractor agrícola comercial Modelo 9940, diseñado y
comercializado por la empresa española AGRIA-HISPANIA S.A. (Vizcaya). El
vehículo es un tractor agrícola de ruedas de pequeño tamaño que pertenece a la
familia de tractores articulados, cuya principal característica es el sistema de
dirección que al actuar sobre la zona central del vehículo le confiere una gran
maniobrabilidad. Es un tractor ideal para espacios reducidos y aplicaciones
especiales como pequeñas plantaciones, invernaderos, huertos, viveros, viñas e
incluso mantenimiento de jardines (Figura 22).
Figura 22 - Tractor comercial AGRIA-HISPANIA 9940 y tractor en las instalaciones del IAI-CSIC (derecha).
Las especificaciones generales de este vehículo son las siguientes [AGRI00]:
Dispone de un motor diesel refrigerado por aire, de 3 cilindros en línea, con
una cilindrada de 1870[cm3], capaz de desarrollar una potencia máxima de
30.8Kw (42CV) a 3000rpm. Es el modelo 11LD626-3 de la marca
Lombardini [Anejo III].
Alternador síncrono de imanes permanentes, con una tensión de salida de
12.5 V y capaz de proporcionar una corriente de 21A en condiciones de
máxima potencia (3000rpm) [Anejo III].

Dispone de dos bombas hidráulicas de engranajes exteriores con un caudal
fijo de 7.5cm3/rpm y con una presión máxima de trabajo de 200Bar [Anejo
III].
La batería es de 12V con una capacidad de 44Ah y una corriente máxima de
210 A.
El peso de este tractor es de 1.242 kg, y puede lastrase hasta los 1.800 kg.
Dispone de una caja de cambios de 12 velocidades, 8 velocidades hacia
adelante y 4 para atrás. Su velocidad se encuentra entre 1,6km/h hasta
29km/h, con tracción a las cuatro ruedas y doble reducción final también en
las cuatro ruedas.
Su diferencial es doble sobre los dos ejes, con blocaje sobre ambos y
desbloqueo automático.
La dirección es hidrostática y la unidad de dirección es el modelo Orbitol”
de la casa danesa Danfoss [Anejo III].
Los frenos delanteros y traseros son independientes entre sí, actuando sobre
las reducciones de las ruedas. El freno trasero es de disco, con accionamiento
hidráulico.
Su elevador es hidráulico con dos cilindros y tiene capacidad para elevar
aperos de 1.500kg de peso. El enganche es a tres puntos con barra porta-herramientas
normalizada (Categoría 1 N, según la ISO 730).
Dispone de dos tomas de fuerza en la parte trasera. La inferior es
independiente de las velocidades, normalizado con giros de 540 y 1.000 rpm.
La superior está sincronizada con las velocidades. Hay la posibilidad de

acoplar un remolque con tracción, sincronizando en todas ellas las
velocidades.
Las características dimensiónales del vehículo vienen descritas en la Figura 23 y en
la Tabla 1.
Figura 23 - Dimensiones tractor.
Característica Medida [mm]
A 1130
B 3168
C 1110
D 250
E 918
F (máx.) 1020
Tabla 1- Medidas del Tractor.

1.1.3.2 Dispositivos sobre los que actuar
Para llevar acabo este proyecto de navegación autónoma se van a clasificar los
distintos mandos presentes en el vehículo en función de si es conveniente o no la
automatización de éstos para que el tractor pueda desempeñar las distintas labores
agrícolas. Los mandos presentes en el tractor quedan divididos de la siguiente forma:
Mandos automatizados. Se automatizarán aquellos mandos que resultan
imprescindibles para el movimiento básico del tractor siendo éstos la
dirección, el freno, y el embrague, pero también tienen una gran importancia
en el desempaño de las labores agrícolas la automatización de la aceleración,
el control (subida o bajada) de los aperos de labranza y el paro automático del
motor, necesario en algunas situaciones de emergencia. Estas últimas
automatizaciones las dejaremos planteadas como posibles mejoras del robot
para un futuro, y todos los mandos a automatizar tendrán como requisito
fundamental que puedan ser accionados de forma automática y también de
forma convencional.
Mandos que permanecerán manuales. Permanecerán con accionamiento
manual todos aquellos mandos que no son imprescindibles o necesarios en el
desarrollo normal de la actividad agrícola y que únicamente deben ser
accionados en situaciones concretas o bajo cambios de las condiciones de
trabajo del tractor. Estos son: accionamiento de la palanca de velocidades;
accionamiento del sentido de la marcha y selección del tipo de marcha (corta
o larga); bloqueo del diferencial delantero; bloqueo del diferencial trasero;
accionamiento de la palanca de conexión de toma de fuerza; y accionamiento
de la toma hidráulica auxiliar.
Mandos o elementos que se eliminarán. La idea inicial del proyecto no
contempla la eliminación de ningún elemento o mando del vehículo ya que
todos los instalados en éste son imprescindibles para un correcto y completo
funcionamiento del tractor.

1.1.3.2.1 Mandos a Automatizar
A continuación de describen brevemente cada una de los mandos a automatizar
siguiendo el esquema: Cual es la función de dicho mando, las razones de
automatizarlo, tipo de mando instalado en el tractor Agria-Hispania 9940 y
alternativas viables para su automatización.
Dirección
La dirección es el sistema que todo vehículo necesita para seguir diferentes
trayectorias durante su movimiento y esto se logra provocando un giro relativo entre
elementos o partes del tractor. Como ya se ha comentado en la descripción general
del vehículo, el tractor a automatizar es un tractor articulado, por lo tanto consigue
cambiar de dirección provocando un giro relativo entre la parte delantera y trasera
del vehículo, y no mediante el giro de las ruedas delanteras (o traseras) como ocurre
en la mayoría de los vehículos.
Figura 24 -Detalle Giro Tractor.
El proceso de automatizar la dirección es el primer paso para conseguir alguna
autonomía de un vehículo ya que es el mando que más es accionado por el operador
para ceñirse a una trayectoria concreta y no se puede concebir un vehículo autónomo
en el que la dirección no esté automatizada.

Al cambiar de dirección en los vehículos de ruedas, las ruedas directrices rozan con
el suelo al girar sobre su superficie de apoyo. Las fuerzas de rozamiento entre la
superficie del neumático y el suelo son más intensas cuanto más rugoso sea el
neumático y el suelo, y más lentamente avance el vehículo. Estas circunstancias
agravantes se dan en los tractores agrícolas, por lo que si esta resistencia la tuviera
que vencer el conductor, debería hacer un gran esfuerzo muscular. Para solucionar
esta dificultad los vehículos agrícolas montan distintos sistemas de dirección que
facilitan dicha tarea, éstos pueden ser direcciones con reductores mecánicos (la más
antigua y la que requiere mayor esfuerzo), dirección asistida (mantiene una conexión
mecánica e hidráulica entre el volante y el mecanismo de dirección) [ARIAS76] o
como es el caso del tractor que estamos tratando, una dirección hidrostática, Figura
25.
Figura 25 -Dirección Asistida (Izquierda) y Dirección Hidrostática (Derecha).
El tractor Agria 9940 dispone de una dirección hidrostática en la que no se mantiene
ninguna relación mecánica entre el volante y el cilindro que mueve relativamente la
parte delantera y trasera del tractor. La fuerza de accionamiento de la dirección es
conseguida mediante un cilindro hidráulico por lo que no se requiere una gran fuerza
muscular para cambiar la trayectoria. El circuito básico de dirección se compone de
un depósito, una bomba, el cilindro anteriormente mencionado y una unidad de
dirección extremadamente compleja que consigue enviar al cilindro un volumen de

aceite proporcional al ángulo girado por el volante [GILS98]. Esta unidad de
dirección es el modelo “Orbitol” de la casa danesa Danfoss [Anejo III].
Figura26- Elementos de la dirección hidrostática: 1) Depósito, 2) Bomba, 3) Cilindro Hidráulico y 4) unidad de
dirección Orbitol
Automatizar la dirección requiere instalar un actuador que bien actuando sobre el
cilindro hidráulico ya instalado o bien actuando sobre la unidad de dirección haga al
tractor girar. La fuerza o momento necesario para actuar sobre la dirección son las
siguientes [sección 1.2.1]:
Momento necesario para hacer girar la unidad de dirección: 6,6 [Nm].
Fuerza necesaria para mover de forma relativa la parte delantera y trasera del
tractor en condiciones más desfavorables: 19103.8 [N]
Como se puede apreciar, el momento para mover la unidad de dirección es de un
orden de magnitud pequeño, mientras que si reemplazamos el cilindro hidráulico por
otro actuador lineal la fuerza que éste debería de proporcionar es relativamente
grande.
Existen una serie de alternativas y elementos para automatizar la dirección con sus
respectivas ventajas e inconvenientes, pero si tenemos en cuenta las fuerzas
necesarias de accionamiento mencionadas anteriormente, la sencillez del sistema a
instalar, la fiabilidad y el coste económico de éste, el bajo nivel de ruido necesario,
la estética, la necesidad de controlar de forma precisa el giro y que el tractor tiene

que ser conducido de tanto de forma manual como de forma autónoma solamente
serían posibles dos de ellas que se describen brevemente a continuación:
Actuador eléctrico rotativo. Consistiría en actuar sobre la unidad de dirección con
un motor eléctrico, de corriente continua, a través de una correa dentada o un
conjunto de engranajes, Figura27.
Figura27- Sistema de control de dirección mediante motor eléctrico (Izquierda y Arriba) y prototipo diseñado
por John Deere en el sistema AutoTrac(Abajo Derecha).
Actuador hidráulico lineal. Consistiría en aprovechar el cilindro hidráulico
existente y montar en paralelo un sistema hidráulico auxiliar que permita a través de
electro-válvulas controlar la entrada de fluido al cilindro y por tanto el giro de éste,
Figura 28.

Figura 28 - Válvula de control de la dirección del sistema Autopilot System de Trimble (Derecha) y cilindro de
dirección de serie del tractor que utiliza dicho sistema (Izquierda).
Freno
El freno es un sistema que posee todo vehículo, independientemente de su
naturaleza, que le aporta a éste la capacidad de reducir la velocidad de avance, de
detenerse o incluso de mantenerse parado. En función de las tareas que realice el
freno se pueden dividir estos en dos grupos. En primer lugar el freno de
estacionamiento o comúnmente llamado “freno de mano”, si únicamente aporta al
vehículo la capacidad de mantenerse parado. En segundo lugar el freno de servicio,
que permite al operador disminuir la velocidad, pararse o mantenerse parado. Es este
último tipo de freno al que se refiere toda esta sección.
En los coches y camiones, su gran velocidad y la poca resistencia al avance rodando
por carreteras, exige potentes y progresivos frenos en todas las ruedas. Sin embargo,
los tractores, y en especial los de pequeño tamaño como es el tractor Agria 9940, que
caminan despacio sobre el campo, se contiene con más facilidad y la necesidad de
frenado es menor, y por ello sus frenos son más sencillos y con frecuencia sólo en las
ruedas propulsoras o en las traseras.
El proceso de automatizar el sistema de frenos es fundamental para cualquier
vehículo que se pretenda que funcione bajo una navegación autónoma, ya que ante
cualquier imprevisto lo mínimo que puede hacer el vehículo es detenerse y esperar
nuevas órdenes por parte de un operador humano.

El proceso de frenado consiste en una fricción entre la superficie fija contra la
superficie móvil, convirtiéndose la energía mecánica de rotación en energía
absorbida en calor que se disipa por radiación a la atmósfera. En función de cómo se
actúe sobre la parte móvil los frenos se clasifican en frenos de cinta, frenos de
tambor interiores o exteriores, o frenos de disco. Y en función de cómo sea en mando
o modo de actuación sobre dichos frenos estos se clasifican en accionamiento
mecánico, accionamiento neumático o accionamiento hidráulico [ARIAS76].
El tractor Agria 9940 dispone de frenos en las cuatro ruedas, pero sólo los frenos
situados en las dos ruedas traseras son los frenos de servicio, y estos son frenos de
disco accionados de forma hidráulica y para una mayor eficacia están actúan sobre
las reducciones de las ruedas, Figura 29.
Figura 29 - Detalle de las reducciones de las ruedas donde actúan los frenos de disco (Izquierda) y
frenos de disco del tractor AGRIA-HISPANIA 9940 (Derecha).
El circuito básico del freno se compone de un depósito de reserva de líquido de
frenos, de un vástago de empuje que es accionado por el pedal del freno, de un
pistón, de dos discos de freno, de cuatro pastillas de freno, de un cilindro maestro,
dos pinzas de freno para cada una de las ruedas y los latiguillos de conexión, Figura
30.

Figura 30 -Sistema de freno del tractor Agria 9940. 1)Depósito reserva, 2) Vástago , 3)Pistón , 4)Latiguillo,
5)Disco, 6)Pastilla;, )Pistón, 8)Pinza, 9)Cilindro Maestro (Derecha).
Automatizar el sistema de freno requiere instalar un elemento que bien actuando
sobre el propio líquido de frenos, proporcionándole presión, o bien actuando sobre el
pedal de freno existente haga al tractor frenar. La presión o fuerza necesaria para
actuar sobre el sistema de freno son las siguientes [sección 1.2.1]:
Presión hidráulica en el circuito de freno necesaria para detener el tractor en
las condiciones más desfavorables: 55Bar
Fuerza necesaria sobre el cilindro maestro para actuando sobre el pedal de
freno detener el tractor en las condiciones más desfavorables: 1600 N
Existen una serie de alternativas y elementos para automatizar el sistema de frenos
con sus respectivas ventajas e inconvenientes, entre los que destacan:
Actuar sobre el circuito de frenos mediante:
Una bomba hidráulica como la instalada en los sistemas ABS de tal forma
que permita un conducción convencional del tractor y cuando esté funcionando en
modo autónomo pueda ser frenado mediante un impulso eléctrico que activaría dicha
bomba (Figura 31).
Cilindro hidráulico actuando como cilindro maestro. Consistiría en un
cilindro hidráulico de doble efecto de tal manera que una de sus salidas estuviera

conectada al sistema de frenos, mientras que la otra se conectaría al sistema
hidráulico del tractor y sería gobernada por una electroválvula en modo automático y
por el propio pedal en modo manual. Esta solución idealmente no tendría problemas,
sin embargo en la práctica su implantación sería muy complicada debido en primer
lugar a que los cilindros no son perfectos y habría caudales de fuga entre el sistema
hidráulico y el sistema de frenos con los problemas de fiabilidad que esto traería. Y
en segundo lugar la mezcla de líquidos (del freno y del sistema hidráulico) con
distinta viscosidad repercutiría negativamente en la rapidez y esfuerzo del sistema de
frenado, fFigura 31.
Figura 31 - Unidad de regulación hidráulica de un sistema ABS (Izquierda) y Cilindro hidráulico actuando
comocilindro maestro (Derecha).
Instalar un circuito hidráulico que actúe en paralelo al cilindro maestro, de tal
forma que en conducción manual se aplicaría presión mediante el pedal y en
conducción automática la presión sería ejercida por un pistón hidráulico enfrentado,
Figura 32.

Figura 32 - Sistema de actuación paralelo de pedal de freno y cilindro del sistema hidráulico.
Actuar sobre el pedal del freno mediante:
Actuadores eléctricos, neumáticos o hidráulicos instalados con mecanismos
que permitan frenar manualmente tanto en conducción manual como automática.
Este modo de actuación sería el de mayor fiabilidad y sencillez, y únicamente habría
que determinar cual es el sistema de actuación más conveniente.
Es importante resaltar que la función que se le va a dar al freno en el tractor a
automatizar no es disminuir la velocidad, ya que este trabajará a velocidades
reducidas que son las que implican las labores agrícolas, sino frenar en caso de que
haya alguna situación imprevista o de emergencia, por ello se requiere un dispositivo
todo/nada que permita frenar rápidamente el vehículo.
Embrague
El embrague es el sistema que permite transmitir o no la energía mecánica producida
por el motor al sistema de transmisión. El giro del motor llega a las ruedas motrices a
través del embrague, la caja de cambio de velocidades, los mecanismos reductores,
los diferenciales, y el puente delantero o el puente trasero. En tractores como el que
se está automatizando la energía del motor también puede ser conducida a la toma de
fuerza trasera para proporcionar energía a otras máquinas. El embrague se encuentra
en prolongación del cigüeñal intercalado entre el motor y la caja de velocidades, a

quienes separa o acopla según se pise o no el pedal que el conductor manda con su
pie izquierdo.
El proceso de automatizar el embrague tiene una doble finalidad. En primer lugar, no
es más que la continuación de la automatización del freno, ya que si actuamos sobre
el freno pero no lo hacemos sobre el embrague en una situación de emergencia, la
fuerza que tendrá que hacer el freno será la debida a detener la inercia del vehículo y
a detener la energía producida por el motor, necesitando un mayor par de frenado y
produciéndose como resultado el “calado” del motor. La segunda finalidad de
automatizar el embrague es permitir controlar el cambio de velocidades o el sentido
de la marcha en investigaciones futuras sobre el tractor AGRIA-HISPANIA 9940.
Los embragues se pueden clasificar en función de diferentes aspectos. La primera
clasificación los divide en embragues hidráulicos y en embragues de disco, y en
función del tipo de discos pueden ser de monodisco en seco, bidisco seco con mando
único, bidisco con mando separado o multidisco seco o en baño de aceite. Otra
posible clasificación corresponde con la forma de actuación sobre el embrague, y
estos pueden ser de mando mecánico, de mando hidráulico o de mando eléctrico
asistido electrónicamente.

Figura 33 - Accionamiento de tracción hidráulico del embrague (Izquierda) y Embrague de disco de
accionamiento de tracción mecánico del tractor Agria 9940 (derecha).
El tractor Agria 9940 dispone de un embrague monodisco en seco de 10” de
accionamiento mecánico, Figura 33, por lo que la automatización de éste es muy
limitada. Las diferentes alternativas para su automatización pueden ser:
Cambiar el tipo de embrague a un accionamiento hidráulico en el que desaparecería
en mecanismo de tracción mecánico o semi-hidráulico. Su principal ventaja es su
montaje compacto y robusto ya que el cilindro receptor va directamente integrado en
la campana del embrague que acciona la lengüeta del diafragma a través del cojinete
de desembrague interrumpiendo la transmisión del par de giro del embrague, Figura
34 .Este sistema implicaría utilizar sistemas de actuación, para proporcionar presión
al cilindro receptor, como los descritos en la sección destinada a los frenos.

Figura 34 -Sistema hidráulico de accionamiento del embrague (Izquierda) y Cilindro receptor para accionar la
lengüeta del diafragma (Derecha).
Actuar sobre el pedal de embrague por medio de actuadores eléctricos, neumáticos o
hidráulicos instalados con mecanismos que permitan embragar manualmente tanto en
conducción manual como automática. Este modo de actuación sería el de mayor
fiabilidad y sencillez, y únicamente habría que determinar cual es el sistema de
actuación más conveniente.
Automatizar el sistema de embrague requiere instalar un elemento que, actuando
sobre el pedal del embrague o las diferentes partes mecánicas de éste, haga al tractor
embragar y desembragar. La fuerza necesaria para actuar sobre el sistema de
embrague y la velocidad máxima de desembrague para que el tractor no se cale son
las siguientes [sección 1.2.1]:
Momento necesario para desembragar: 73 [Nm]
Velocidad máxima de embrague: Dependerá de la carrera del actuador, pero
el tiempo de embragado deberá ser superior a 5 [s].
Es importante resaltar que la función que se le va a dar al embrague en el tractor
requiere un dispositivo todo/nada que permita embragar rápidamente y desembragar
a una velocidad máxima tal que no se “cale el motor.
Acelerador
El acelerador es el dispositivo que permite controlar la entrada de combustible al
motor a través de los inyectores dando como resultado que el motor incremente o

disminuya su velocidad de giro, lo que se verá traducido en la velocidad de avance
del tractor.
La automatización del acelerador supone dotar al vehículo de una gran autonomía.
En primer lugar podrá variar la velocidad por sí solo si el sistema de navegación lo
que conveniente. En segundo lugar el tractor podrá disminuir su consumo de
combustible ya que cuando no necesite vencer una gran resistencia al avance se
podrá disminuir el régimen de giro del motor, mientras que cuando éste pretenda
subir una cuesta o se encuentre arando tierras muy duras, se podrá subir el régimen
de giro del motor buscando el punto de par máximo. Como última ventaja la
automatización del acelerador supone aprovechar un rango de velocidades de giro del
tractor, lo que permitiría sin automatizar la caja de velocidades, desplazarse a
distintas velocidades por el terreno.
El tractor Agria 9940 dispone de dos mandos que actúan por medio del mismo cable
sobre el acelerador del motor, uno de ellos situado en la zona inferior derecha del
emplazamiento del conductor, para que pueda ser accionado por el pie derecho de
éste, y el otro en el lado derecho de la unidad de dirección, para que pueda ser
accionado por la mano del operario, Figura 35.
Figura 35 - Acelerador de pedal (Izquierda), acelerador de mano (Centro) y mando del inyector (Derecha).

Automatizar el acelerador requiere instalar un actuador que mueva el mando de la
inyección, Figura 35, que la velocidad de éste sea tan reducida que permita el
perfecto control del régimen de giro del motor, y que el sistema tenga una
retroalimentación que permita conocer cuanto está acelerado el motor. La fuerza o
momento necesario para actuar sobre el mando de la inyección es la siguiente
[sección 1.2.1]:
Momento necesario para hacer girar la unidad de inyección: 4.2 [Nm].
Velocidad máxima de actuación: Suponiendo una carrera de 20[mm] la
velocidad tendrá que ser menor de 1.5 [mm/s].
Para el caso de la aceleración las diversas alternativas son complejas y de poca
fiabilidad, por lo que la mejor solución es un actuador lineal eléctrico que es ya
utilizado en la regulación de regímenes de giro de motores diesel de generadores
eléctricos, Figura 36.
Figura 36 - Actuador lineal de la gama Júnior de la marca el ero.
Elevación de Aperos
El sistema de enganche de tres puntos de los aperos hace que estos y el tractor se
unan de forma solidaria formando un solo cuerpo. Esta unión no permanece fija, sino
que permite movimientos para que la posición relativa del apero respecto al tractor se
adapte a las condiciones de trabajo. Los brazos elevadores hacen descender a los
aperos hasta la profundidad de trabajo deseada, varían esa profundidad al cambiar las
condiciones de trabajo y los eleva para desplazarse con facilidad por los caminos o
girar ágilmente en las cabeceras.

La automatización del sistema de elevación de aperos supone conferirle al vehículo
una mayor calidad en los trabajos que sean realizados de forma autónoma, ya que al
igual que cuando el tractor es conducido de forma manual el operario necesita
controlar la profundidad de los surcos, la altura de la siega, etc., y estas mismas
necesidades existen durante el funcionamiento autónomo.
El tractor Agria 9940 dispone de un elevador es hidráulico con dos cilindros y tiene
capacidad para elevar aperos de 1.500kg de peso. El enganche es a tres puntos con
barra porta-herramientas normalizada (Categoría 1 N, según la ISO 730). Este
elevador es controlado por el operario mediante una válvula hidráulica distribuidora,
Figura 37.
Figura 37 -Válvula distribuidora de control de apero (Izquierda) y enganche tripuntal del tractor Agria 9940
(Derecha).
Automatizar el elevador requiere instalar un actuador que mueva el mando de la
válvula distribuidora, o bien un sistema de actuadotes o válvulas que sean capaces de
elevar aperos de hasta 1500kg de peso. Los requisitos necesarios para actuar sobre
los aperos son [sección 1.2.1]:
Fuerza de accionamiento del mando de la válvula distribuidora:10[N]
Fuerza que deben realizar los actuadores lineales para elevar los aperos:
38207.6[N]

Existen una serie de alternativas y elementos para automatizar el elevador de aperos
con sus respectivas ventajas e inconvenientes, entre los que destacan:
¨ Actuar sobre el mando de la válvula distribuidora mediante un actuador lineal
eléctrico.
¨ Instalar una electroválvula en paralelo con la válvula distribuidora existente, de
tal forma que los aperos pueden ser controlados tanto en modo manual como en
automático.
¨ Suprimir la válvula distribuidora manual existente por una electroválvula que
sería o gobernada por unos pulsadores de una “botonera” en caso de conducción
convencional o gobernada por la unidad de control en conducción autónoma.
Parada Motor
El sistema de parada del motor es un dispositivo que actúa sobre la bomba de
inyección de combustible provocando que se corte la inyección de diesel a la cámara
de combustión con la consecuente parada del motor.
La automatización de la parada del motor y la posibilidad de accionar ésta por
control remoto supone una gran ventaja y seguridad en caso de situaciones peligrosas
en la que se pierda el control del vehículo. Esta automatización también es útil para
detener el motor en el caso de que el tractor por cualquier razón se encuentre
inactivo.
El modo de parar el tractor es a través de un tirador que actúa gracias a un cable de
acero sobre el corte de combustible de la bomba de inyección, Figura 38.

Figura 38 - Tirador parada de motor (Izquierda) y palanca de corte de inyección (Derecha).
Automatizar el sistema de parada requiere instalar un actuador que mueva el mando
de corte de inyección. Los requisitos necesarios para actuar sobre es mando son en
primer lugar un dispositivo todo/nada que actúe durante 3-5 segundos sobre el
mando de corte de inyección y en segundo lugar que pueda vencer la fuerza
resistente de dicho mando [sección 1.2.1]:
Momento de accionamiento del corte de inyección: 1.5[Nm]
Existen diversas alternativas para realizar esta función pero la más simple,
económica y fiable es un electroimán pilotado que actúe sobre dicho mando.

1.1.3.2.2 Mandos que permanecerán manuales
A continuación de describen brevemente cada una de los mandos que permanecerán
manuales siguiendo el esquema: función de dicho mando y las razones de no
automatizarlo.
Selección de velocidades y selección del sentido de la
marcha
Poder seleccionar la velocidad de una caja de transmisión permite aprovechar al
máximo la potencia que da el motor a distintos regímenes de giro. Si duda esto es
una gran ventaja si lo que se pretende es buscar distintas velocidades durante un
trayecto o desplazamiento como ocurre en coches y camiones.
Sin embargo, una de las razones por las que no se ha automatizado el cambio de
velocidad, es que en los tractores agrícolas, que desempeñan su trabajo en el campo
durante un gran número de horas, mantienen siempre una velocidad prácticamente
constante ya sea porque la resistencia del terreno no les permite avanzar a mayor
velocidad o bien porque las tareas de recolección o siega requieren siempre una
misma velocidad.
Otra razón a destacar por la que en el tractor Agria 9940 no se ha automatizado el
cambio de velocidades es el tipo de transmisión que éste monta de serie. Es una
transmisión de cambio de velocidades manual que requiere movimientos en dos ejes
para realizar un cambio de una velocidad a otra, y a esto se le suma que este tipo de
cajas de transmisión suele presentar problemas la selección de una u otra marcha, lo
que comúnmente se denomina “no ha entrado la marcha” debido a que el
“desplazable” no se ha podido engranar con el piñón de la marcha.
Estas mismas razones han condicionado que no se automatice la selección del
sentido de avance (hacia delante o hacia atrás) o el modo de avance (marchas largas
y marchas cortas).

Como alternativa para automatizar la velocidad como el sentido de la marcha se
plantea adquirir un tractor con caja de cambios automática para futuros desarrollos.
Freno de estacionamiento
El freno de estacionamiento es aquel que permite que mantener al vehículo parado
cuando éste no está realizando ninguna actividad.
El motivo por el cual este freno no se ha automatizado es que no influye
positivamente en el desarrollo de la actividad del vehículo, ya que la fase de puesta
en marcha y estacionamiento del tractor después de su actividad será realizado por un
operador.
Bloqueo del diferencial delantero y trasero
El bloqueo del diferencial tanto delantero como trasero permite que las dos ruedas de
cada eje giren cuando una de ellas ha perdido la adherencia, evitando que esta última
gire sin control. Este mecanismo es especialmente útil en tractores o vehículos todo-terreno,
ya que los terrenos por los que se desplazan son con frecuencia muy
irregulares y proporcionan distinto agarre en cada una de las ruedas.
Bien es cierto que la automatización de los diferenciales sería de gran utilidad en el
tractor Agria 9940, pero debido a que estamos en las primeras fases de desarrollo y
que se pretende que se desplace principalmente por césped de jardines o campos de
golf no se ha considerado la necesidad de su implantación.
Palanca conexión toma de fuerza
La conexión de toma de fuerza permite transmitir parte de la energía producida por el
motor al apero situado en la parte posterior del tractor.
No se ha procedido a su automatización porque no es necesario durante una
navegación autónoma realizando una labor agrícola la conexión y desconexión de de

la toma de fuerza de los aperos, ya que esto lo realizaría el operario al principio o al
final de la jornada de trabajo.
1.1.3.2.3 Mandos o Elementos a Eliminar
La idea inicial del proyecto no contempla la eliminación de ningún elemento o
mando del vehículo ya que todos los instalados en éste son imprescindibles para un
correcto y completo funcionamiento del tractor. Sin embargo, por razones de
instalación del sistema de sensoriazación han tenido que ser eliminados los focos de
luces delanteros y los pilotos traseros. Estos serán recolocados en posiciones
adyacentes una vez finalizado la fase de montaje de todos los sistemas, ya que
aunque en navegación autónoma los sistemas de posicionamiento no necesitan luz
“para ver”, si serán necesarios para que el tractor pueda seguir funcionando tanto
como tractor convencional como tractor autónomo.

1.1.3.3 Posibles Sistema de Actuación
Una vez analizados y descritos en la sección anterior los mandos que se
automatizarán, es necesario determinar cual será el sistema de potencia con el que se
desplazarán y gobernarán.
Los sistemas de actuación automática más difundidos en robótica móvil utilizan
fundamentalmente tres tipos de energía: neumática, hidráulica o eléctrica. El
comportamiento de los actuadores es crítico en lo que se refiere a su velocidad de
movimiento y potencia, pues condicionan el funcionamiento observable del robot.
Por ello es conveniente analizar las características de los tres tipos de actuadores ante
una determinada aplicación o vehículo. Entre las características más relevantes a
analizar se encuentran: relación coste/potencia y peso/volumen, velocidad, precisión,
posibilidad de control continuo, facilidad de mantenimiento y finalmente facilidad de
su implementación.
En los siguientes párrafos se describen cada uno de los posibles sistemas de
actuación haciendo hincapié en primer lugar en las características generales de cada
sistema, en segundo lugar componentes principales que lo forman y en último lugar
los elementos que se deberían instalar o aumentar su capacidad si dicho sistema se
implementara en el tractor Agria-Hispania 9940, así como el coste que esto
supondría.

1.1.3.3.1 Sistema Eléctrico
Los sistemas de actuación eléctricos ya sean rotativos o lineales utilizan la energía
eléctrica para transformarla en energía mecánica.
Los actuadores eléctricos son un tipo de actuador que últimamente se está
consolidando en el sector industrial ya que aprovecha las ventajas específicas de las
modernas tecnologías de accionamiento. Son muy utilizados por su facilidad de
control, alimentación, limpieza, instalación y nivel de ruido, y además presentan un
gran precisión y versatilidad, que los hace ideales cuando es necesario generar
fuerzas rápidamente y cuando hay que avanzar hasta determinadas posiciones con
gran precisión. A estas ventajas se le suma que estos actuadores permiten
movimientos sin tirones, aceleración suave o movimientos con perfiles específicos.
Sin embargo su principal inconveniente radica en disponer de una potencia muy
limitada para un coste medio. De ahí, que se utilicen mayormente para aplicaciones
de interiores en robótica móvil, donde los tamaños y pesos de los robots son
reducidos.
Los elementos generales que componen el circuito eléctrico necesario para poder
actuar sobre los mandos de un vehículo son los siguientes:
Alternador. El Alternador es una máquina destinada a transformar la energía
mecánica en eléctrica, generando, mediante fenómenos de inducción, una
corriente alterna.
Rectificador. Un rectificador es el elemento o circuito que permite convertir
la corriente alterna en corriente continua. Esto se realiza utilizando diodos
rectificadores, normalmente semiconductores de estado sólido.

Batería de almacenamiento. Es un dispositivo que almacena energía eléctrica
usando procedimientos electroquímicos y permite tener corriente eléctrica
cuando el alternador no se encuentra funcionando.
Fusibles o elementos de protección. Son unos dispositivos, constituido por un
filamento o lámina de un metal o aleación de bajo punto de fusión que se
intercala en un punto determinado de una instalación eléctrica para que se
funda, por Efecto Joule, cuando la intensidad de corriente supere, por un
cortocircuito o un exceso de carga, un determinado valor que pudiera hacer
peligrar la integridad de los conductores de la instalación con el consiguiente
riesgo de incendio o destrucción de otros elementos.
Elementos de mando: pulsadores, contactores y relés pilotados. Son unos
dispositivos mecánicos o electromecánicos, que funciona como interruptor
permitiendo abrir o cerrar el circuito eléctrico.
Actuadores eléctricos. Elementos que pueden provocar un efecto sobre un
mando automatizado. Los actuadores pueden ser tanto lineales como
rotativos, motores eléctricos, capaces de generar una fuerza o momento a
partir de energía eléctrica.
Cables y elementos de conexión. Son los elementos cuyo propósito es
conducir electricidad transportando las señales de mando y control. Son
generalmente de cobre, debido a la excelente conductividad de este material,
o de aluminio que aunque posee menor conductividad es más económico, y
suelen estar rodeados de un material aislante.

1
2
3
Instalación
Eléctrica
del tractor
4
5
6
7
Figura 39 - Esquema del sistema eléctrico de accionamiento integrable en el tractor. 1) Regulador, 2) Alternador,
3) Batería, 4) Fusibles, 5) Elementos de Mando, 6)Actuadores eléctricos y 7) Cables o elementos de Conexión.
En la sección 1.2.2.1 de este documento, se ha desarrollado un análisis de los
elementos que compondrían la instalación del sistema de actuación si este fuera
completamente eléctrico, y los resultados han sido:
Elemento Aplicación Corriente
Nominal
Par/Fuerza
Nominal
Fiabilidad
Sistema Coste
Motor Dirección 5.4 A 5 Nm ( 5/10 )
113 €
(+15%)
Actuador lineal Freno 3,2 A 1000 N ( 5/10 ) 602 €
Actuador lineal Embrague 3,2 A 1000 N ( 5/10 ) 602 €
Actuador lineal Acelerador 1,2 A 1700 N ( 6/10 ) 452 €
Actuador lineal Aperos 2,5A 300 N ( 4/10 ) 428 €
Electroimán Parada 1,42 A 50 N ( 6/10 ) 52 €
Batería General 44Ah/245A (--) (--) 150 €
Alternador General 21 A (--) (--) 175 €
Accesorios/Cables General [15%] 2,2 A (--) (--) [15%] 386€
TOTAL ( 5.1/10 ) 3.017 €
Tabla 2 -Resumen de elementos Sistema Eléctrico.
Como se puede observar en la Tabla 2, el precio de la instalación sería de 3000€. El
índice de fiabilidad4 es (5.1/10) lo que muestra que es un posible sistema de control
4 El índice de Fiabilidad es un factor en la cual se han incluido factores como la facilidad de
implementación o sencillez del montaje, modificaciones necesarias en el tractor, fiabilidad o
posibilidad de fallo de la instalación, posibilidad de funcionamiento automático y manual, precisión
en el posicionamiento y nivel estético, ya que es un producto que se pretende vender.

de los mandos del vehículo pero posee el inconveniente de presentar problemas de
aparición de fallos en condiciones atmosféricas variables y polvorientas, que es
precisamente donde se moverá el tractor.
1.1.3.3.2 Sistema Neumático
Los sistemas de actuación neumáticos ya sean rotativos o lineales utilizan la energía
del aire comprimido (entre 5 y 10 bares) para transformarla en energía mecánica.
Los actuadores neumáticos son muy utilizados en el mundo de la robótica debido a
su sencillez y robustez que los hacen especialmente adecuados para sistemas donde
únicamente se necesita movimientos de posicionamiento simple con precisiones y
fuerzas moderadas a precios asequibles. Estos actuadores tienen la ventaja de poseer
la mayor velocidad de respuesta de los tres sistemas de actuación y una limpieza
comparable al sistema eléctrico ya que el fluido utilizado es aire y las fugas no
ensucian el entorno.
Sin embargo, como inconvenientes, este sistema necesita una instalación especial
para proporcionar aire comprimido, que requiere un mantenimiento específico y
produce una gran contaminación acústica. A estos inconvenientes se le suman su la
poca precisión en el posicionamiento, y la dificultad de realizar un control continuo
del sistema.
Los elementos generales que componen el circuito neumático necesario para poder

Compresor. Es una máquina que transforma la energía mecánica de rotación
en un eje en presión y energía cinética de un gas impulsándolo a fluir.
Calderín. Es un depósito donde se almacena el aire comprimido procedente
del compresor para posteriormente ser utilizado en los diferentes actuadores.
Filtro, regulador de presión y lubricador. El filtro es un elemento que evita la
entrada de partículas superiores a un determinado tamaño en el circuito
neumático, evitando el deterioro de éste. El regulador de presión es el
dispositivo encargado de controlar la presión del circuito neumático y se
encarga de la readmisión del aire cuando la presión se sitúa por debajo de un
determinado umbral. El lubricador es el dispositivo encargado de añadir un
porcentaje de aceite al aire para lubricar las partes metálicas con movimiento
relativo y evitar que éstas se gripen.
Válvulas distribuidoras. Son los elementos de control, que regulan el paso de
aire a un actuador u otro.
Tuberías. Son los conductos a través de los cuales circula un flujo de aire a
una determinada presión.
Actuadores neumáticos. Son los dispositivos encargados de transformar la
presión del aire en trabajo útil, estos pueden ser tanto cilindros lineales como
motores.

Figura40-Esquema del sistema neumático de accionamiento integrable en el tractor. 1)Compresor, 2)Filtro,
3)Válvula Limitadora de Presión, 4)Calderín, 5)Elementos Lubricador y Regulador de Presión, 6)Válvulas
Distribuidoras y 7) Actuadores Neumáticos.
completamente neumático, y los resultados han sido:
actuación Potencia Fiabilidad
Elemento Aplicación Sección de
Sistema Coste
Motor Dirección 3.8cm2 19.2W ( 2/10 )
150€
(+50%)
Cilindro Simple Freno 11.65cm2 27.9W ( 6/10 ) 40€
Cilindro Simple Embrague 14.92cm2 26.8W ( 6/10 ) 40€
Cilindro Simple Acelerador (--) (--) (--) (--)
Cilindro Doble Aperos 0.16cm2 25W ( 4/10 ) 50€
Cilindro Simple Parada 0.64cm2 26.8W ( 5/10 ) 40 €
Calderín General 15L (--) (--) 150 €
Compresor General 7Bar-3L/s (--) (--) 200€
Electro-válvulas General (--) 250W (--) 1000€
Accesorios/Cables General 0.16cm2 (--) (--) [15%] €
TOTAL ( 4.5/10 ) 2010 €
Tabla 3 - Resumen de elementos Sistema Neumático.
índice de fiabilidad5 es (4.5/10) lo que muestra que es un posible sistema de control

de los mandos del vehículo pero posee el inconveniente de presentar problemas para
controlar la precisión de los actuadores, en nivel de fallos es relativamente alto y
sobre todo este sistema produciría una contaminación acústica muy considerable.
1.1.3.3.3 Sistema Hidráulico
Los sistemas de actuación hidráulicos ya sean rotativos o lineales utilizan la energía
de un líquido a gran presión, normalmente aceites minerales, para transformarla en
energía mecánica.
Los actuadores hidráulicos son muy utilizados en aplicaciones donde se requiere una
gran fuerza de accionamiento, por ellos son muy convenientes para maquinaría de
obras públicas y maquinaria agrícola. Poseen una excelente relación potencia-peso y
una gran capacidad de carga, que los hacen adecuados para su integración en grandes
máquinas, ya que para una misma potencia son mucho más baratos que los
actuadores eléctricos y los neumáticos. Estos actuadores funcionan con aceites
minerales a gran presión (entre 50 y varios cientos de bares), y, debido a su baja
compresibilidad, la precisión que pueden alcanzar es alta y por lo tanto resulta
relativamente sencillo realizar un control continuo de los mismos. Además, las
elevadas presiones de trabajo permiten desarrollar grandes fuerzas y soportar cargas
sin ningún aporte extra de energía.
Ahora bien, este sistema requiere la instalación de un equipo para el suministro de
energía y unos conocimientos específicos tanto para su instalación como para su
mantenimiento, además de equipos especiales para: filtrado de partículas,
eliminación de aire, refrigeración y control de distribución. Queda añadir, que el
mantenimiento de los actuadores hidráulicos exige que sea periódica pues la alta

presión genera con facilidad fugas en las uniones de los circuitos y estas fugas hacen
que el grado de suciedad sea alto.
Los elementos generales que componen el circuito hidráulico necesario para poder
Aceite mineral. Es el fluido a elevada presión que transporta la energía desde la
bomba a los actuadores.
Depósito. Recipiente donde se recoge y almacena a presión atmosférica el
aceite que no se encuentra en el interior del circuito.
Filtro. El filtro es un elemento que evita la entrada de partículas superiores a
un determinado tamaño en el circuito hidráulico, evitando el deterioro de éste.
Bomba. Una bomba es una máquina hidráulica generadora que transforma la
energía mecánica con la que es accionada en energía hidráulica del fluido
incompresible que mueve.
Válvula limitadora de presión. Es un elemento que deriva el exceso de fluido
al depósito cuando en el circuito hay un incremento de presión por encima de
un determinado valor.
Válvulas distribuidoras. Son los elementos de control, que regulan el paso del
aceite mineral a un actuador u otro en función de la acción que se quiera
realizar.
Actuadores hidráulicos. Son los dispositivos encargados de transformar la
presión del fluido en trabajo útil, estos pueden ser tanto cilindros lineales
como motores.

Figura 41 -Esquema del sistema hidráulico de accionamiento integrable en el tractor. 1) Depósito, 2)
Filtro, 3) Bomba, 4) Válvula Distribuidora con Válvula Limitadora de Presión Integrada, 5) Actuador
Hidráulico, y 6) Conductos Hidráulicos.
completamente eléctrico, y los resultados han sido:
Sistema Coste
(--) Dirección (--) (--) ( 9/10 ) (--)
Cilindro Simple Freno 87.18mm2 27.9W ( 7/10 ) 102€
Cilindro Simple Embrague 111.9mm2 26.8W ( 7/10 ) 102€
(--) Acelerador (--) (--) (--) (--)
(--) Aperos (--) (--) ( 9/10 ) (--)
(--) Parada (--) (--) (--) (--)
Electroválvulas General (--) 250W (--) 3000€
Accesorios
/Latiguillos General 0.16cm2 (--) (--) [15%] €
TOTAL ( 8/10 ) 3700€
Tabla 4 - Resumen de elementos Sistema Hidráulico.

índice de fiabilidad6 es (8/10) lo que muestra que es un posible sistema de control de
los mandos del vehículo con una elevada fiabilidad y sencillez de instalación.

1.1.3.4 Sistema de Actuación Implantado
en el Tractor Agria-Hispania 9940
Tras el análisis de los mandos del los mandos del vehículo, la selección de aquellos
que son necesarios automatizar, y el análisis de los posibles sistemas de actuación
que podrían gobernarlos, en el que se ha realizado un estudio económico y de
fiabilidad de estos, se ha decidido implementar en el tractor Agria-Hispania 9940 un
sistema de actuación combinado, formado por un sistema hidráulico y por un sistema
eléctrico.
Esta combinación proporciona un equilibrio perfecto entre todos los requisitos que se
plantearon a la hora de empezar este proyecto, que estos son:
Sistema económico
Sistema fiable
Sistema sencillo de implementar
Sistema sencillo de manejar
Posibilidad de funcionamiento en modo automático y en conducción
convencional.
El sistema hidráulico es utilizado en aquellos mandos que requieren una gran fuerza
de accionamiento o que por las características del vehículo su implantación
proporciona un índice de fiabilidad elevado. Los mandos que se han automatizado
con este sistema son la dirección, el freno, el embrague y la elevación de aperos.
El sistema eléctrico se ha implantado en el acelerador, en la automatización de la
parada y por supuesto, en los circuitos de control de las electroválvulas. En el
acelerador se ha implantado este sistema por ser un sistema que da una gran
precisión de la posición del acelerador y es el único sistema en el que se puede
conseguir las velocidades de accionamiento tan pequeñas que requiere el control del
acelerador. En el mando de parada del vehículo se ha implementado por ser el

sistema más rentable relación precio-potencia, ya que no se necesita una gran fuerza
de accionamiento y la utilización de este mando es ocasional.
1.1.3.4.1 Sistema Hidráulico
El sistema hidráulico implantado en el tractor Agria 9940 es utilizado en la
automatización de la dirección, el freno, el embrague y el sistema de elevación de
aperos. Estas modificaciones en el tractor se han hecho basándose en recursos de
fábrica del tractor como el cilindro de dirección y el de aperos, pero sobre todo
basándose en las bombas hidráulicas existentes en el tractor comercial. Todo este
sistema se ha implantado sobre el circuito hidráulico de serie del tractor [Plano Nº 4],
y se ha diseñado y logrado no eliminar ninguna de las funciones que éste
proporcionaba.
Es fundamental mencionar y destacar antes de continuar con estas líneas, que todo el
cálculo y desarrollo del sistema de control hidráulico se basa en controlar los
actuadores mediante el efecto que produce en estos el paso de caudal, y no
mediante el control de la presión en el circuito. Esta es una hipótesis de partida no
solo para el diseño de los sistemas de actuación, sino también para el diseño de los
sistemas y programas de control y posicionamiento.
Para el diseño de este sistema se plantearon diferentes circuitos y configuraciones
con el objetivo, en primer lugar de asegurar el abastecimiento de fluido a los distintos
cilindros, y en segundo lugar mantener la presión máxima de trabajo tanto en la
dirección, freno y embrague que es de 90Bar como en el circuito de aperos, que es
180Bar.

Las posibles que se plantearon fueron:
Freno, Embrague y Dirección dependientes de una bomba, y el circuito de
aperos de otra7, Figura 42.
Figura 42 -Esquema del circuito con Dirección, Embrague y Freno dependientes de una bomba y circuito de
Aperos en otra.
La ventaja que presenta este modelo es sobre todo una menor necesidad de
válvulas de control, necesitando menos espacio para su colocación pero sobre
todo un coste económico menor.
Sin embargo presenta en inconveniente de que toda la demanda de caudal
recaería sobre una única bomba mientras que la otra quedaría sobredimensionada.
7 El tractor Agria 9940 trae instalado de serie dos bombas hidráulicas, una para la dirección y otra para
los aperos.

Embrague y Dirección dependientes de una bomba y Freno y circuito de
Aperos en otra Figura 43 .
Figura 43 - Esquema del circuito con Embrague y Dirección dependientes de una bomba y Freno y circuito de
Aperos en otra.
Las ventajas que presenta este modelo son en primer lugar el menor número
de latiguillos que hay que llevar al módulo trasero del tractor con la
consecuente reducción en el precio, y en segundo lugar como la
electroválvula, de freno y aperos, está más cerca del cilindro del freno, se
reduce el peligro de rotura, y por lo tanto la pérdida del control del vehículo.
El inconveniente fundamental es un mayor coste, ya que al tener dos circuitos
independientes la necesidad de electroválvulas es mayor, con su consecuente
incremento del precio, que es mayor a la reducción en latiguillos.

Las dos bombas en paralelo alimentando al circuito de la Dirección, del
Freno, del Embrague y al circuito de Aperos, Figura 44.
Figura 44 -Esquema del circuito con dos bombas en paralelo alimentando al circuito de la Dirección, del Freno,
del Embrague y al circuito de Aperos.
Las ventajas que presenta esta solución es en primer lugar el incremento de la
velocidad de respuesta de los cilindros al tener doble caudal de alimentación,
lo que puede ser beneficioso en caso de frenadas de emergencias. En segundo
lugar, al tener las dos bombas en paralelo, si una de ellas falla y no
proporciona caudal, tenemos la otra. Esto lo hace especialmente interesante
para asegurar de una mayor fiabilidad el circuito de frenado.

Los inconvenientes que presenta este sistema son, en primer lugar, que al
tener las dos bombas conectadas en paralelo existe un único circuito. En este
único circuito la presión máxima de todos los cilindros es controlada por una
única válvula limitadora de presión, y esto es una desventaja por ejemplo en
los aperos, que disminuirían su presión de trabajo de 180 Bar a 90 Bar, con lo
que se vería reducido el peso de los aperos que el tractor puede transportar. Y
en segundo lugar, no se puede controlar la fuerza máxima que se ejerce sobre
los pedales de freno y embrague al no tener una válvula limitadora de presión
exclusiva para estos dos cilindros. Este problema surge si el cilindro
comercial que se pretende instalar no coincide exactamente con el diseñado
teniendo una superficie de actuación mayor, lo que se traduce en un aumento
de la fuerza que este puede hacer, pudiendo terminar en una deformación de
la parte más débil del circuito de freno o embrague. La solución para este
problema pasaría o bien por hacer coincidir el final de carrera del cilindro con
el final de carrera del mecanismo de freno o bien por la instalación de resortes
que limiten la fuerza.
En el diseño del sistema hidráulico se planteó también posibles alternativas en cuanto
al circuito de freno, buscando siempre una mayor seguridad y control de las
situaciones en caso de fallos o problemas. Las dos alternativas opuestas que se
plantearon fueron:

Figura 45 -Esquema circuito Freno Directo (Izquierda) y esquema de circuito Freno por Defecto (Derecha).
Frenar por defecto. Este planteamiento permitiría frenar el vehículo sin
ninguna intervención humana o eléctrica-electrónica en el caso de que se
produjeran fallos o roturas en los cables de control, o que fallara la
alimentación de la electroválvula de freno. Este planteamiento consiste en
que la posición de reposo de la válvula de control del cilindro de freno
alimente por defecto a éste, y cuando se quiera frenar se libera el fluido.
El inconveniente que presenta este modelo es la necesidad de modificar el
programa de control ya diseñado o insertar un circuito eléctrico-electrónico
de negación de la señal.
Frenado directo. Este planteamiento permite frenar el vehículo siempre y
cuando la electroválvula de control del freno reciba señal eléctrica.
La ventaja que presenta este modelo es en primer lugar que no necesita
modificar el programa de control ya diseñado o insertar un circuito eléctrico-electrónico
de negación de la señal. Y en segundo lugar la puesta en marcha y
arranque del vehículo es más sencilla.
El único y no poco importante que presenta este modelo es que no se podrá
frenar el vehículo en caso de fallo o falta de alimentación en la electroválvula
del freno.

El circuito implantado en el tractor Agria-Hispania 9940 y al que corresponderán
todos los análisis y desarrollos de este proyecto es, Figura 42:
Dirección, Freno y Embrague alimentados por una bomba y Circuito de
Aperos alimentado por otra.
Frenado directo.
Descrito y analizado el circuito hidráulico implantado en el tractor, se va a proceder a
describir y justificar cada uno de los elementos que lo componen, tanto las
características de diseño, como las características de los finalmente implantados.
Cilindros Hidráulicos.
El circuito hidráulico implantado en el tractor comercial consta de cuatro cilindros,
dos de ellos instalados de serie en el tractor y otros dos instalados debido a este
proyecto, y sus características son:
Cilindro de Dirección:
El cilindro utilizado para controlar la dirección en funcionamiento autónomo y
manual es el cilindro que viene instalado de serie en el tractor, y su función es crear
un movimiento relativo entre la parte delantera y trasera del vehículo dando lugar al
giro. Está instalado perpendicular al eje de giro del tractor, y es controlado por el
“orbitrol” de la dirección o por la electroválvulas del modo automático.
Las características de este cilindro son [sección 1.2.3.1]:
-Cilindro de doble efecto.
-Diámetro del pistón: 52mm
-Diámetro del Vástago: 25mm
-Carrera Útil: 87mm

-Presión máxima: 220Bar
-Sistema de sujeción del cilindro y el vástago por charnela.
Figura 46 - Esquema de un cilindro hidráulico de doble efecto (Izquierda) y cilindro hidráulico de la dirección
del tractor Agria 9940(Derecha).
Cilindro de Aperos:
El sistema de elevación de aperos se compone de dos cilindros de simple efecto sin
resorte para el retorno (los cilindros se recogen por el propio peso de los aperos) que
vienen de serie en el tractor.
Son controlados por una válvula distribuidora que es accionada eléctricamente, lo
que permite que sean controlados fácilmente en modo automático y a través de los
pulsadores en modo manual.
Las características de este cilindro son [sección 1.2.3.1]:
-Cilindro de simple efecto sin resorte de retorno.

Figura 47 -Esquema de un cilindro hidráulico de simple efecto (Izquierda) y cilindro hidráulico de elevación de
aperos del tractor Agria 9940(Derecha).
Cilindro de Freno:
El cilindro utilizado para controlar el freno es un cilindro de simple efecto de
tracción con muelle de retorno que ha sido diseñado en este proyecto y
posteriormente modificado para el tractor Agria 9940, Figura 48.
Se ha instalado actuando a tracción sobre el pedal del freno en la parte inferior
derecha del asiento del conductor, con la intención de protegerlo de posibles golpes y
buscando una posición que permita los dos modos de conducción y que sea en la
medida de lo posible estética.
El cilindro es controlado por una electroválvula distribuidora en el caso de
conducción automática, y en conducción convencional no será necesaria la
manipulación de este.
Las características generales de este cilindro son [Plano Nº 10]:
-Cilindro de simple efecto a tracción con muelle de retorno.
-Sistema de sujeción del cilindro por charnela y el vástago roscado.

Cilindro de Embrague:
El cilindro utilizado para controlar el embrague es un cilindro de simple efecto de
tracción con muelle de retorno, Figura 48, que al igual que el cilindro del Freno, ha
sido diseñado en este proyecto y posteriormente instalado en el tractor Agria 9940.
Figura 48 - Esquema de un cilindro hidráulico de simple efecto a tracción (Izquierda) y cilindro hidráulico de
elevación del freno y el embrague del tractor Agria 9940 (Derecha).
Se ha instalado actuando a tracción sobre el pedal del embrague, en el lateral
izquierdo del motor, con la intención de protegerlo de posibles golpes y buscando
una posición que permita los dos modos de conducción y que sea en la medida de lo
posible estética.
El cilindro es controlado por una electroválvula distribuidora en el caso de
conducción automática, y en conducción convencional no será necesaria la
manipulación de éste.
Las características generales de este cilindro son [Plano Nº 17]:
-Cilindro de simple efecto a tracción con muelle de retorno.

Bombas Hidráulicas.
El tractor comercial, estaba equipado de serie con dos bombas de engranajes
exteriores que están acopladas, mediante correa dentada, al eje del cigüeñal. Estas
dos bombas tienen sus respectivas curvas de funcionamiento [Anejo III] y como
cumplen los requisitos de diseño de caudal y presión para el nuevo circuito, Figura
42, se han conservado.
Figura 49 - Bombas Hidráulicas instaladas en el tractor Agria 9940.
La presión nominal de trabajo de estas bombas depende del circuito al que
suministren, siendo de 90Bar para el circuito de Dirección, Freno y Embrague, y de
180Bar para el circuito de aperos.
Como se demuestra en la sección 1.2.3.1, las bombas existentes de serie en el tractor,
Figura 49, cumplen con los criterios de diseño, siendo capaces de proporcionar el
caudal suficiente para que los tiempos de frenado en caso de emergencia no superen
1segundo. Esta es la razón por la que se han utilizado para la automatización del
vehículo.
Válvulas y Elementos Lógicos de Control.
Las válvulas y los elementos de control son los dispositivos gobiernan el paso de
fluido en una dirección u otra con el propósito final de actuar sobre los distintos
cilindros y asegurar la integridad del circuito.

Las válvulas pueden ser accionadas de forma manual, a través de solenoides si son
electroválvulas o de forma autónoma por señales de presión como los elementos
lógicos de control. Estos tres tipos de accionamientos han sido utilizados en la
automatización del tractor Agria 9940.
El control de las electroválvulas del tractor por parte del sistema de posicionamiento
y control, se realiza actuando sobre el caudal y no sobre el control de la presión de tal
forma que existen dos modos de posicionamiento:
Dispositivo “todo/nada”, el que no es posible un control proporcional directo
de la posición del pistón, válido para el freno y el embrague.
Posicionamiento Continuo, necesario para la dirección, basado en la apertura
de la válvula en intervalos variables de tiempo. Se lleva a cabo por
modulación de pulso PWM, mediante la aplicación de voltaje constante a la
electroválvula durante intervalos de tiempo variables.
T
PWM = (en %)
b
T
100
a
Figura 50 - Modulación del pulso mediante aplicación de tensión en intervalos de tiempo variables.
Para que sea más sencillo la descripción de las distintas válvulas instaladas, se va ha
dividir el circuito hidráulico general del tractor en dos partes, en un primer lugar el
circuito de Dirección, de Freno y de Embrague y en segundo lugar el circuito de
Aperos. En ambos casos se describirán brevemente cada una da las válvulas y
elementos que los forman y se justificará porqué se han instalado.

Válvulas y elementos Lógicos del circuito de Dirección, Freno y Embrague:
Este circuito es el mostrado en la Figura 51, y las válvulas que los componen son:
1) Electroválvula Bendi: Es una válvula distribuidora direccional de dos vías y
dos posiciones accionada eléctricamente y de recuperación por resorte. Su
función es cortar el paso de fluido al depósito cuando se acciona el freno, el
embrague o la dirección, y permitir el paso de fluido cuando ninguno de
estos controles es accionado, evitando que se pierda potencia en las válvulas
limitadoras de presión. Su solenoide es controlado por el sistema de control y
navegación. Este elemento ha sido instalado bajo este proyecto en el tractor,
se encuentra dentro del bloque de automatización [Plano Nº 3], sus
características quedan recogidas en el Anejo III y los criterios para su
selección son los calculados en la sección 1.2.3.1.
2) Electroválvula de accionamiento del freno: Es una válvula distribuidora
direccional de tres vías y dos posiciones accionada eléctricamente y de
recuperación por resorte. Su función es dirigir el fluido procedente de la
válvula de selección de modo al cilindro de freno y su solenoide es
controlado por el sistema de control y navegación. Este elemento ha sido
instalado bajo este proyecto en el tractor, se encuentra dentro del bloque de
automatización [Plano Nº 3], sus características quedan recogidas en el Anejo
III y los criterios para su selección son los calculados en la sección 1.2.3.1.
3) Acumulador: Es un acumulador de membrana empleado para asegurar en
todo momento presión en el circuito de freno. La válvula limitadora de
presión que lleva instalado evita que se produzcan sobre-presiones en el
acumulador. Este elemento ha sido instalado bajo este proyecto en el tractor,
y sus características quedan recogidas en el Anejo III y los criterios para su

Cilindro Embrague
Embra
ManAuto
12 11
GiroIzqui
GiroDere
6
10
7
9
2 4 5
8
3
Figura 51 - Esquema del circuito de Dirección, Freno y Embrague.
Cilindro Freno
Bendix
Freno
4) Válvula Antirretorno: Es una válvula con cierre forzado que únicamente
permite el paso de fluido en un sentido. Su función es permitir es el paso de
fluido a la electro-válvula del freno pero impedir que éste retroceda con lo
que gracias al acumulador se tiene siempre una reserva de presión para poder
actuar sobre el freno. Este elemento ha sido instalado bajo este proyecto en el
tractor, se encuentra dentro del bloque de automatización [Plano Nº 3], sus
características quedan recogidas en el Anejo III y los criterios para su
1

Figura 52 - Bloque hidráulico del circuito de Dirección, Freno y Embrague.
5) Electroválvula de accionamiento del Embrague: Es una válvula distribuidora
direccional de tres vías y dos posiciones accionada eléctricamente y de
válvula de selección de modo al cilindro de embrague y su solenoide es
III y los criterios para su selección son los calculados en la sección 1.2.3.1.
6) Válvula estranguladora: Es una válvula cuya finalidad es regular la velocidad
en el caudal de salida del cilindro del embrague con el propósito de reducir la
velocidad de embragado y con ello evitar arranques bruscos o posibles
“calados” del motor.
7) Electroválvula de accionamiento de la Dirección: Es una válvula distribuidora
direccional de cuatro vías y tres posiciones accionada eléctricamente y de
válvula de selección de modo al cilindro de dirección y su solenoide es

III y los criterios para su selección son los calculados en la sección 1.2.3.1
8) Unidad de dirección u “Orbitrol”: Es el elemento fundamental de la dirección
hidrostática. Es accionada mediante giro por el volante y su función es dirigir
el fluido al cilindro de dirección para provocar el giro. Además está equipado
con válvulas reguladoras de anti-cavitación y anti-choque. Este elemento ya
venía instalado de serie en el tractor y sus características quedan recogidas en
el Anejo III.
9) Electro-válvula de selección de modo de funcionamiento: Es una válvula
distribuidora direccional de tres vías y dos posiciones accionada
eléctricamente y de recuperación por resorte. Su función es dirigir el fluido
procedente de la bomba o bien a la unidad de dirección o bien al circuito que
alimenta los cilindros de automatización. Su solenoide es controlado por el
operador a través de un conmutador que tiene la posición de Modo
Automático o Modo Manual. Este elemento ha sido instalado bajo este
proyecto en el tractor, se encuentra dentro del bloque de automatización
[Plano Nº 3], sus características quedan recogidas en el Anejo III y los
criterios para su selección son los calculados en la sección 1.2.3.1.
10)Válvula limitadora de presión: Es un válvula de seguridad que funciona de
forma autónoma recirculando el fluido que es impulsado por la bomba al
depósito. Su presión de tarado son 90Bar. Este elemento ha sido instalado
bajo este proyecto en el tractor, ya que la navegación autónoma necesita
también una válvula de seguridad. Sus características quedan recogidas en el
Anejo III y los criterios para su selección son los calculados en la sección
1.2.3.1.
11) Bloque de válvulas antirretorno pilotadas: Es una antirretorno con apertura
pilotada que permite el paso de fluido en un sentido, y si la señal de presión
es suficiente en ambos sentidos. Su función es permitir es el paso de fluido al

cilindro de la dirección y evitar que en funcionamiento automático el fluido
se “escape” hacia el depósito. Este elemento ha sido instalado bajo este
proyecto en el tractor, sus características quedan recogidas en el Anejo III y
los criterios para su selección son los calculados en la sección 1.2.3.1.
12) Bloque regulador anti-cavitación y anti-choque. Es un bloque formado
principalmente por dos válvulas reguladoras de presión que están unidas de
tal manera que frente a golpes en la dirección por irregularidades del terreno
alivian el exceso de presión del circuito y previene también la cavitación.
Este elemento ha sido instalado bajo este proyecto en el tractor, se encuentra
dentro del bloque de automatización [Plano Nº 3] y dentro de la unidad de
dirección, sus características quedan recogidas en el Anejo III y los criterios
para su selección son los calculados en la sección 1.2.3.1.
Válvulas y elementos lógicos del circuito de Aperos, Figura 53:
Elevación Aperos Toma Auxiliar
BajApero SubApero
14
13
Figura 53 - Esquema del circuito de Aperos.
15

13) Electroválvula de accionamiento de Aperos: Es una válvula distribuidora
direccional de cuatro vías y tres posiciones accionada eléctricamente y de
bomba al cilindro de elevación de aperos y su solenoide es controlado por el
sistema de control y navegación y por el operador mediante unos pulsadores.
Este elemento ha sido instalado bajo este proyecto en el tractor, sustituyendo
a una válvula de las mismas características pero de accionamiento manual.
Sus características quedan recogidas en el Anejo III y los criterios para su
14)Válvula de accionamiento de accesorios hidráulicos: Es una válvula
distribuidora direccional de cuatro vías y tres posiciones accionada
manualmente y de recuperación por resorte. Su función es dirigir el fluido
procedente de la bomba al circuito auxiliar y es controlada por el operador
mediante una palanca. Este elemento ya estaba instalado bajo en el tractor.
15)Válvula limitadora de presión: Es un válvula de seguridad que funciona de
forma autónoma recirculando el fluido que es impulsado por la bomba al
depósito. Su presión de tarado son 180Bar. Este elemento ya estaba instalado
bajo en el tractor.
Tubos y Mangueras.
Los tubos y mangueras (también llamados latiguillos) son los conductos por los que
circula el fluido entre los distintos elementos. La diferencia entre ellos es que los
tubos son rígidos, mientras que las mangueras son flexibles.
Todos los tubos y mangueras que se han instalado en la automatización del tractor
Agria 9940 son de tamaño 3/8”, produciendo velocidades del fluido de 5.8m/s,
velocidades típicas de líneas de presión y de retorno [sección 1.2.3.1].

Sistema de filtrado.
El circuito hidráulico del tractor Agria 9940 dispone de un doble sistema de filtrado
que ha sido utilizado íntegramente y sin modificación alguna en el proceso de
automatización.
En primer lugar, tiene instalado el denominado filtro de succión (también llamados
“strainers”) situados inmediatamente antes del grupo de impulsión, de manera que
protege de la entrada de partículas en el cuerpo de las bombas. Estos filtros se
emplean para el control de la contaminación por partículas sólidas, generadas
internamente por procesos de desgaste o de erosión de las superficies de la
maquinaria, permitiendo preservar la vida útil tanto de los componentes del equipo
como del fluido hidráulico.
En segundo lugar, tiene un filtro de venteo situado en los respiraderos del depósito, y
permite limitar el ingreso de contaminantes procedentes del aire
Depósito de almacenamiento.
Para la automatización del tractor Agria 9940 se ha utilizado como reserva hidráulica
el depósito instalado de serie en el tractor comercial que tiene una capacidad de 7
litros.
Esta capacidad es más que suficiente para abastecer al circuito instalado de serie y a
las modificaciones tras la automatización. Las variaciones de volumen debido al
incremento de temperatura tienen un valor 0.06 litros por lo que no tienen una gran
influencia en el volumen total. Por esta razón no se ha cambiado el depósito instalado
de serie por otro de mayor capacidad.

Sistema de refrigeración.
En todo sistema hidráulico las pérdidas de potencia hidráulica son almacenadas por
el aceite y los componentes del sistema en forma de aumento de la temperatura. El
sistema de refrigeración del tractor Agria 9940 no está compuesto por un radiador de
convección forzada, sino que estas pérdidas son entregadas al entorno a través de la
superficie del sistema. Después de la fase de calentamiento se establece un equilibrio
entre el calor aportado y el entregado que hace subir la temperatura del aceite a 41ºC
[sección 1.2.3.1].
1.1.3.4.2 Sistema Eléctrico
El sistema eléctrico del tractor Agria 9940 está formado por un subconjunto de
sistemas eléctricos, uno de ellos instalado de serie en el tractor comercial y los
restantes instalados tras el proceso de automatización para navegación autónoma.
Los diferentes subsistemas que lo forman no son más que diferentes modificaciones
e instalaciones de elementos que se han sido implantados sobre el circuito eléctrico
de serie del tractor [Plano Nº 7]. Los diferentes circuitos eléctricos que componen el
sistema general son:
Instalación de serie del tractor. Formada por todos aquellos elementos que
permiten accionar el motor de arranque, el sistema de luces y pilotos que señala las
maniobras de la conducción, así como los sensores de aceite y temperatura del motor.
El consumo eléctrico de dicha instalación se puede clasificar en dos totalmente
diferenciados, en primer lugar el referente al motor de arranque y en segundo lugar
el referente a luces, pilotos y sensores. Ambos consumos no se dan a la vez, ya que

primero arrancas el vehículo y posteriormente enciendes y conectas todas las luces,
por esta razón se considerarán consumos alternativos. En este proyecto interesa sobre
todo el consumo de luces y accesorios, ya que el sistema de navegación autónoma
comienza a funcionar cuando el tractor ya está encendido. Este consumo es de 151W
[sección 1.2.3.2] y corresponde con el consumo promedio de todos los elementos que
instalados de serie en el tractor [Plano Nº 7].
Circuito eléctrico de los sistemas de sensorización y control. Este circuito está
formado por aquellos sistemas que han sido instalados con el propósito de guiar y
localizar al tractor durante su funcionamiento autónomo. Este sistema lo forma un
PC portátil, un Láser, un sistema GPS, un Bumper, una Brújula, una cámara y todos
ellos tienen un consumo de 178.5W [sección 1.2.3.2].
Instalación eléctrica de selección de modo, de emergencia y de actuación [Plano
Nº 6]. Esta instalación eléctrica, diseñada en este proyecto, está formada por todos
los elementos eléctricos del sistema de selección de modo, la seta de emergencia y
por los distintos actuadores eléctricos.
Todos estos sistemas eléctricos están conectados en paralelo y su fuente de
alimentación es un alternador instalado en el propio motor del tractor que recibe
potencia mecánica a través de una correa de distribución y la transforma en energía
eléctrica, almacenándola en una batería de corriente continua. Esta batería permite en
primer lugar disponer de energía eléctrica cuando el motor no se encuentra
encendido, y en segundo lugar sirve de colchón cuando la corriente suministrada por
el alternador no es superior al consumo puntual del tractor.
Este sistema eléctrico de selección de modo, de emergencia y alimentación de los
actuadores ha sido diseñado bajo este proyecto y los diferentes elementos instalados
son, Figura 54:

Figura 54 - Esquema Eléctrico Automatización Agria 9940.
Actuador lineal eléctrico del acelerador.
El actuador lineal eléctrico es el sistema de actuación que se ha implantado en el
tractor Agria 9940 para controlar la aceleración y desaceleración del motor.
Figura 55 - Cilindro eléctrico que actúa sobre el acelerador.
Se ha elegido actuar mediante un dispositivo eléctrico sobre el acelerador en primer
lugar por las muy bajas velocidades de actuación necesarias para controlar el
acelerador, en segundo lugar por la poca fuerza necesaria para accionar el sistema de
inyección y en tercer lugar, y la razón más importante, porque es necesario que en la
aceleración de un vehículo se pueda controlar en todo momento la posición de esta,

de forma precisa. Los parámetros exactos en los que se ha basado la elección de este
actuador se encuentran en la sección [sección 1.2.2.1].
El dispositivo elegido para la automatización del tractor Agria 9940 es un actuador
lineal comercial de la empresa “ELERO”, Figura 55, modelo “JÚNIOR 1”, que se
compone básicamente de un motor eléctrico rotativo que actúa sobre un sistema de
engranajes y de tornillo sin fin, transformando el movimiento rotativo en movimiento
lineal.
Este dispositivo es controlado por el sistema de navegación y control instalado en el
tractor, que mediante la actuación sobre un relé permite el paso de corriente en uno u
otro sentido (dependiendo si se quiere acelerar o desacelerar).La posición del
acelerador se controla gracias a un potenciómetro lineal que se encuentra instalado
en el propio actuador eléctrico y se podrá controlar mediante un control proporcional
integral (PID).
Los detalles dimensionales, características de funcionamiento, esquema de
conexionado y potencias de accionamiento están reflejadas en la sección de Anejos
III de este documento.
Solenoide de parada del motor.
El elemento eléctrico empleado para accionar el sistema de parada del motor es un
solenoide de tracción, que actúa sobre el corte de inyección del motor.
Figura 56 - Solenoide de parada del motor.

Se ha decidido actuar sobre la parada del motor mediante un dispositivo eléctrico en
primer lugar por requerir una fuerza de accionamiento y un tiempo de accionamiento
reducidos, en segundo lugar por ser un mando sobre el que únicamente se actúa en
reducidas ocasiones, por lo que el consumo eléctrico será puntual, en tercer lugar,
porque la relación coste-fiabilidad es la más óptima, y por último lugar por requerir
posicionamiento todo/nada.
El dispositivo elegido para la automatización del tractor Agria 9940 es un solenoide
modelo “Serie 124 Tubural Solenoid Pull type” de la empresa “Black Knight”,
Figura 56, que es accionado mediante el paso de corriente por el sistema de control,
que permite controlar fácilmente la posición (todo/nada).
Solenoides de las electroválvulas.
El sistema hidráulico que ha sido descrito ampliamente con anterioridad es
controlado totalmente, menos el circuito auxiliar de aperos, por sistemas eléctricos de
empuje que mueven las posiciones de las válvulas. El elemento principal de estos
sistemas son los solenoides, que son unas bobinas conectadas a un circuito eléctrico,
y cuando por este actúa una corriente crea un campo magnético que atrae o repulsa
un cilindro de material ferromagnético, Figura 57.

Figura 57 - Sección de la electroválvula Bendi de dos posiciones (Izquierda) y sección la electroválvula de
dirección de tres posiciones (Derecha).
Estos sistemas son controlados por el sistema de navegación, controlando su
funcionamiento mediante el paso o no de corriente [sección 1.1.3.4.1].
Pulsador Seta de emergencia.
En toda instalación sea de la naturaleza que sea es necesario disponer de un sistema
que permita dejar a ésta en un estado en el que no produzca peligro ni a las personas
ni a la propia máquina.
En el tractor que ha sido automatizado en el Instituto de Automática Industrial del
CSIC se ha instalado un sistema de emergencia tal que permite en todo momento
parar el tractor se si está funcionando en modo automático. El principio de
funcionamiento de este sistema es actuar sobre las electroválvulas de freno y
embrague del tractor, permitiendo parar el vehículo en cualquier momento. Este
sistema es puramente eléctrico, no siendo controlado por PLC´s ni cualquier otro tipo

de sistema programable automático, lo que le confiere una elevada fiabilidad,
permitiendo su uso en cualquier tipo de situación.
El elemento fundamental es un interruptor-pulsador denominado “Seta de
Emergencia” con un contacto normalmente abierto y otro normalmente cerrado,
Figura 58. El circuito normalmente cerrado en caso de emergencia se abrirá, no
permitiendo la circulación de corriente eléctrica a las electroválvulas de los aperos.
Mientras el contacto normalmente abierto en caso de emergencia se cerrará,
permitiendo el paso de corriente a las electroválvulas de Freno, Embrague y válvula
“Bendi”, lo que producirá la parada del tractor.
Este sistema de emergencia no incluye el actuar sobre la parada del motor o sobre la
aceleración, ya que ésta en determinadas situaciones de emergencia es preferible que
estos mandos sean controlados por un operador y si se la corta el suministro eléctrico
éste no podrá actuar.
Los detalles dimensionales, características de funcionamiento y esquema de
conexionado están reflejadas en la sección de Anejos III de este documento.
Figura 58- Seta Emergencia (Izquierda), Interruptor conmutador de Modo (Centro) y pulsadores de control de
aperos (Derecha).
Conmutador modo manual-Automático
Una de las principales ventajas del sistema de actuación desarrollado en este
proyecto es su facilidad de utilización, y esto es debido en gran parte a la facilidad

con la que se pasa de modo “conducción convencional o manual” a modo
“automático”. El paso de un modo a otro se realiza mediante el giro por parte del
operador de un conmutador de dos posiciones, que lo que hace es actuar sobre una
electroválvula que recircula el fluido o bien al sistema de dirección manual y de serie
en el tractor, o bien al bloque de electro-válvulas del modo automático.
Este conmutador es un interruptor giratorio de conmutación monopolar con una
capacidad de corriente nominal de 20ª, Figura 58. Los detalles dimensionales,
características de funcionamiento, esquema de conexionado y potencias de
accionamiento, están reflejadas en la sección de Anejos III de este documento.
Pulsadores de control de aperos
Debido a la modificación realizada en la válvula distribuidora de elevación de aperos
que ha sido sustituida por una electroválvula, ha sido necesario instalar un
dispositivo que permita al operador subir y bajar los aperos, cuando éste se encuentra
en conducción convencional.
Este dispositivo son dos pulsadores (uno para subir los aperos y otro para bajarlos)
con un contacto normalmente abierto y otro normalmente cerrado en cada pulsador,
con una capacidad de corriente nominal de 15ª, Figura 58. Los detalles
dimensionales, características de funcionamiento y esquema de conexionado y
potencias de accionamiento están reflejadas en la sección de Anejos III de este
documento.
Cables
Los cables utilizados para la automatización del tractor Agria 9940 son cables
diseñados para vehículos, que tiene la característica de soportar mayores
temperaturas en régimen nominal, ya que el la mayoría de las ocasiones se
encuentran cerca de un motor de combustión interna alternativo.

La sección de los conductores elegida finalmente es de:
Conductores de alimentación general: 2.5mm2
Conductores de alimentación a actuadores:1 mm2
Análisis de la capacidad del alternador.
Como consecuencia de los nuevos elementos instalados en el tractor, se ha tenido
que analizar si la capacidad de corriente, del alternador de serie o la batería, es
suficiente. De este análisis se ha podido deducir que es necesario sustituir el
alternador existente por otro, capaz de producir mayor potencia eléctrica en
condiciones de régimen nominal del motor.
Las características que debe cumplir el nuevo alternador son [sección 1.2.3.2]:
Intensidad de corriente a 3000rpm ³ 30A.
Tensión de suministro: 12.5V
La mejora o sustitución del alternador implica también la sustitución del rectificador
por otro de mayor corriente nominal.

1.1.3.5 Mecanismos de Actuación
Una vez elegidos los sistemas de actuación y los diferentes actuadores que
controlarán cada uno de los mandos, es necesario el diseño de los mecanismos y
piezas que permitirán acoplar los actuadores sobre los mandos.
Este diseño se ha realizado bajo la premisa y objetivo de que el sistema instalado
debe permitir tanto la conducción manual como la automática. Por otro lado, y dado
que se pretende la optimización del sistema, los criterios de selección de material y
de las dimensiones de las distintas piezas están condicionados por la reducción de su
coste de fabricación pero siempre garantizando la seguridad del vehículo.
Los mecanismos de actuación dependen de cada uno de los mandos a controlar, y
cada uno de ellos se muestra en las siguientes líneas a modo de descripción general.
Para una descripción más detallada se recomienda ver la sección 2.2 (Planos) de este
proyecto, donde se puede observar detalladamente características dimensionales y
geométricas de cada una de las piezas. Así mismo, se recomienda ver la sección
1.2.4, si se requiere más información sobre la elección de los materiales empleados,
propiedades de estos y criterios estructurales para el diseño de las piezas.
Acelerador y Parada:
El mecanismo utilizado para actuar a partir del cilindro eléctrico del acelerador y el
solenoide de parada sobre la unidad de inyección, es un sistema de camisa y cable
interior. Este sistema de basa en un tubo flexible de acero que se une de forma rígida
en sus dos extremos al propio vehículo, de tal manera que sirve de guía un cable de
acero flexible que se introduce en su interior, Figura 59. Este cable de acero se une
en uno de sus extremos al actuador, mientras que el otro se une al elemento o mando
que se desea controlar, de tal manera que se transmite un movimiento de tracción.

Se ha utilizado este sistema por su simplicidad, fiabilidad y porque se desea tener
todos los actuadores en el hueco cercano a la batería para que estos estén protegidos.
Figura 59 - Cable de actuación sobre el acelerador y sobre la parada del motor.
Freno:
Para este actuador se ha optado por un sistema más complejo pero a la vez más fiable
y seguro. Para ello se ha tenido que modificar el pedal del freno añadiéndole una
pieza en su parte posterior, de tal manera que permita trabajar a tracción el cilindro
anteriormente diseñado, Figura 60.
Figura 60- Mecanismo del sistema de freno.

Embrague:
Este mecanismo, al igual que el del sistema de frenos, consiste en trabajar a tracción
con el cilindro anteriormente diseñado. Para ello se han tenido que modificar piezas
de serie del vehículo que permiten controlar el embrague, Figura 61.
Figura 61 - Mecanismo del sistema de Embrague.
Aperos y Dirección:
Para la actuación sobre los aperos y la dirección, no se ha tenido que diseñar ningún
mecanismo, ya que como se actúa sobre elementos instalados de serie en el tractor,
únicamente se requiere controlar el fluido mediante los bloques descritos en
secciones anteriores.

1.1.4 Validación del sistema y
comprobación en banco de pruebas.
Una vez el sistema hidráulico y eléctrico ha sido diseñado, solo resta la
comprobación de su correcto funcionamiento antes de su fabricación para depurar
errores y la posterior verificación final antes de su implementación en el tractor.
En este apartado se recogen y describen dos tareas, cuya realización o puesta en
práctica está distanciada unos meses en el tiempo, pero que han sido llevadas a cabo
durante la fase de automatización del tractor. En primer lugar, se encuentra la
validación del sistema hidráulico y eléctrico mediante el programa de simulación
“Automation Studio 5.0” y en segundo lugar, la verificación en banco de pruebas del
sistema finalmente construido, como paso previo a su implementación en el tractor.
Validación del sistema.
Antes de cualquier fase de fabricación de un sistema automático, es necesario la
verificación de su correcto funcionamiento, con el objetivo de depurar errores o
fallos en el diseño que una vez el sistema esté fabricado tenga un elevado coste su
sustitución.
Con tal fin, en este proyecto se procedió a la verificación del sistema hidráulico y el
sistema de mando eléctrico, antes de fabricar cualquiera de los múltiples elementos
que han sido construidos expresamente para la automatización del tractor Agria
9940. Esta verificación inicial se llevo a cabo con el programa “Automation Studio
5.0”. Un programa de simulación simultánea y en tiempo real, de instalaciones
hidráulicas, neumáticas, eléctricas y electrónicas, que permitió solventar algunos

errores y comprobar los requisitos de tiempos, velocidades y fuerzas impuestos como
criterios generales de diseño.
Con el objetivo de mostrar el correcto funcionamiento del sistema diseñado, en las
siguientes líneas se procede a describir cuatro estados de funcionamiento del sistema
hidráulico, así como la salida del programa para estos estados. En dichas salidas
únicamente se podrá observar la presión de los manómetros y las líneas que disponen
de presión (rojas), debido a la imposibilidad de mostrar los tiempos de actuación por
el tipo de formato en el que se expone este documento.
En la Figura 62, se puede observar el estado de reposo del sistema en modo de
funcionamiento manual y sin actuar sobre la dirección, con lo que el fluido es
recirculado al depósito, tanto en el circuito de dirección como en el circuito de
aperos.
Figura 62- Salida hidráulica del programa “Automation Studio” en estado de reposo en modo manual.

En segundo lugar, Figura 63, se puede observar como en modo de funcionamiento
manual al actuar sobre el volante de dirección se recircula fluido hacia el cilindro de
dirección provocando su desplazamiento, y aunque también se recircula fluido hacia
el sistema de automatización de la dirección, este no tiene ningún efecto.
Figura 63 - Salida hidráulica del programa “Automation Studio” en modo manual actuando sobre el volante de
dirección.
En tercer lugar, Figura 64, se puede observar como en modo de funcionamiento
automático, se actúa sobre la dirección por medio de la válvula distribuidora y
también es importante prestar atención al detalle del circuito de freno, ya que en el
momento en el que se selecciona el modo automático, se carga de presión el
acumulador, lo que permite disponer de fluido a presión para el freno en cualquier
momento, independientemente de si por fallo o avería es tractor pierde el suministro
hidráulico. Se puede observar también en figura 64 la actuación sobre el circuito de
aperos.

Figura 64 - Salida hidráulica del programa “Automation Studio” en modo de funcionamiento automático
actuando sobre la dirección y sobre el sistema de aperos.
Por último, Figura 65, se puede observar como en modo de funcionamiento
automático se actúa sobre el cilindro de freno y el cilindro de embrague, con el
propósito de detener el vehículo.

Figura 65 - Salida hidráulica del programa “Automation Studio” en modo de funcionamiento automático
actuando sobre el cilindro de freno y el cilindro de embrague.
Con estas líneas se ha pretendido dar una visión general del modo de funcionamiento
del sistema hidráulico y las distintas actuaciones que puede llevar a cabo, a través de
cuatro salidas proporcionadas por el programa “Automation Studio 5.0”.
Comprobación en Banco de Pruebas.
Una vez fabricados a medida los cilindros hidráulicos de freno y embrague, así
como los bloques de electroválvulas para el sistema autónomo, se procedió a
verificar su correcto funcionamiento antes de instalar el sistema hidráulico en el
tractor. Para ello se montó en un banco de pruebas paralelo al tractor todo el sistema
hidráulico y mediante los controles del sistema de posicionamiento, se procedió a
simular una navegación teleoperada, como paso previo a la navegación autónoma.

En dicha simulación se verificó el correcto funcionamiento de todos los componentes
hidráulicos, así como del conjunto, procediendo a dar el visto bueno para su
instalación completa en el tractor.
Figura 66 - Montaje y verificación de funcionamiento del sistema hidráulico en banco de pruebas.

1.1.5 Conclusiones.
Las conclusiones de este proyecto permiten la navegación teleoperada y no tripulada
de un vehículo agrícola, siendo capaz de resolver las situaciones previsibles y gran
parte de imprevisibles, siendo un paso más a la simple ayuda a la conducción, que
hasta la fecha se viene desarrollando en mayor medida.
Los objetivos de este proyecto han sido el diseño y desarrollo de un sistema de
actuación sobre los mandos de un vehículo agrícola, que permite sustituir al operario
en la conducción de éste en entornos dinámicos y de exteriores. El trabajo aquí
presentado ha tenido desde sus inicios el propósito de ir más allá de la mera
propuesta de un modelo teórico de control de los mandos, por lo que éste se ha
validado experimentalmente implantándolo en un sistema real complejo, y por tanto
afrontando todos los problemas y la carga de trabajo que esto conlleva. A tal fin se ha
automatizado y sensorizado el tractor comercial Agria-Hispania 9940, que se ha
denominado DÉDALO, Figura 67, lo que ha permitido la validación del sistema
tanto en navegación global, como en navegación de laboreo.
Al término de este proyecto se proyecto se pueden destacar las siguientes
conclusiones:
Se ha realizado un estudio económico y de fiabilidad de los posibles sistemas
de control y modos de actuación sobre los mandos de un vehículo agrícola.
Se ha diseñado y construido un sistema hidráulico que permite el control de la
dirección, del sistema de frenado, de la elevación de los aperos, así como del
embrague del vehículo. Este sistema hidráulico es gobernado a través de un
bloque de electroválvulas fabricado bajo las indicaciones de este proyecto.
Se han diseñado unos sistemas de actuación de accionamiento eléctrico que
permiten el control de la aceleración del vehículo así como la parada del
mismo.

Figura 67-Tractor DÉDALO tras su automatización.
Se ha diseñado y montado un sistema eléctrico que permite gobernar las
electroválvulas y los actuadores eléctricos anteriormente mencionados.
Todos los sistemas diseñados se han basado, en primer lugar, en asegurar la
fiabilidad y la seguridad del sistema asegurando en todo momento que se
puede para el vehículo incluso frente a fallos de alimentación de energía
(eléctrica o hidráulica), gracias a la instalación de acumuladores hidráulicos
en el sistema de freno y al diseño del circuito hidráulico. En segundo lugar,
en permitir que el tractor pueda ser conducido en modo de funcionamiento
convencional o en modo de funcionamiento autónomo. Y en tercer lugar,
buscando la optimización y reducción de costes en todos los diseños.

Se ha diseñado y fabricado todas las piezas, de los diferentes mecanismos,
para instalar los sistemas de actuación sobre un tractor comercial.
Finalmente se ha montado y verificado el funcionamiento de todos los
sistemas diseñados y fabricados, sobre el tractor comercial Agria-Hispania
9940, en las instalaciones del Instituto de Automática Industrial del Centro
Superior de Investigaciones Científicas, IAI-CSIC.
Recapitulando, se ha desarrollado una plataforma automatizada completamente
operativa, sobre un tractor comercial real, en un escenario donde hay pocos vehículos
completamente automatizados, pero que ofrece unos beneficios potenciales enormes,
de gran interés en la Agricultura de Precisión, en la explotación de grandes
extensiones de terreno, y en mantenimiento de los cada vez más abundantes ampos
de golf, tal y como se describe en la sección 1.3.
El valor total de la automatización del vehículo Agria-Hispania 9940 asciende a
38000€, de los cuales 25000€, corresponden al valor de compra del tractor comercial,
y solo 7300€, que representan el 19% del coste total, se deben al proceso de
instalación y diseño de los sistemas de actuación, que ha sido llevado a cabo bajo
este proyecto.
Firmado: José Miguel Blázquez Jiménez
Fecha: 23 de Junio del 2008

Cálculos 112
1.2 CÁLCULOS

Cálculos 113
1.2 Cálculos:
Índice General
Pág.
1.2.1 Cálculo de parámetros de accionamiento de los mandos a automatizar
del vehículo..............................................................................................................114
1.2.2 Cálculos de los posibles sistemas de actuación..........................................123
1.2.2.1 Cálculos sistema eléctrico ................................................................123
1.2.2.2 Cálculos sistema neumático .............................................................131
1.2.2. Cálculos sistema hidráulico ................................................................137
1.2.3 Cálculos de los sistemas instalados.............................................................141
1.2.3.1 Cálculos sistema hidráulico ..............................................................141
1.2.3.2 Cálculos sistema eléctrico ................................................................150
1.2.4 Cálculos estructurales .................................................................................154

Cálculos 114
1.2.1 Cálculos de requisitos de
accionamiento de los mandos a
automatizar en el vehículo
Para el desarrollo del sistema de actuación de este vehículo agrícola se ha trabajado
con la hipótesis de que su principal cometido en modo de funcionamiento
automático, es el arrastre de aperos, tales como arados, fumigadores y cortacésped,
por lo tanto su velocidad lineal máxima será de 7.18 Km/h [Anejo I] equivalente a 2
m/s al régimen máximo de giro del motor (3000rpm) [Anejo III].
Vmax = 7.18Km/h= 2m/s (3000rpm)
Dirección:
Momento necesario para hacer girar la unidad de dirección, Figura 68.
El par de necesario para producir el giro del volante se
obtuvo de las características técnicas de la unidad de
dirección y su valor fue de 6 [Nm].
Con el propósito de asegurar este valor se procedió a
medir con una llave dinamométrica con un rango de
10Nm y el valor medido fue de 6,6 [Nm].
M
Figura 68 -Par de accionamiento
del volante.
Velocidad de giro del volante:
La válvula “Orbitol” que lleva instalada la unidad de dirección dispone de un rango
de giro de 2 vueltas.

Cálculos 115
El tiempo medio empleado, en condiciones de funcionamiento normal, por una
persona para girar dos vueltas se obtuvo de un pequeño estudio resultando una media
de 8 segundos.
2 = = = =
V vueltas angular 0.25 15 1.57 /
segundo rpm rad s
8
Fuerza necesaria para mover de forma relativa la parte delantera y
trasera del tractor en condiciones más desfavorables, Figura 69.
La fuerza, F, que tiene que ser capaz de vencer
el actuador lineal de la dirección tiene que ser
mayor o igual a la resistencia máxima, en
condiciones más desfavorables, para que pueda
hacer girar las ruedas directrices del vehículo.
Las características físicas del cilindro de
dirección son las siguientes:
Cilindro de doble efecto
Carrera teórica: 100mm
Carrera real: 87mm (Longitud útil desde
6mm hasta 93 mm).
Diámetro Pistón: 52mm
F
F
Figura 69 - Aplicación de la fuerza de
accionamiento de la dirección.
Diámetro vástago: 25mm
Presión máxima: 220Bar
Juntas estándar (Velocidades máximas entre 6 y 10 m/min)
Parámetros del sistema de dirección son los siguientes:
Presión de servicio: 90Bar
Ángulo máximo girado por las ruedas: +30º y -30º (Figura 70).

Cálculos 116
Figura 70 - Ángulo máximo de giro del tractor.
Con los datos anteriores y aplicando el principio de Pascal obtenemos la fuerza de
accionamiento de la dirección:
F
S
P =
Ecuación 1-Principio de Pascal. Donde F es la fuerza originada, P la presión del fluido y S la
superficie sobre la que actúa el fluido.
Fuerza en giro a la derecha [N]:
F × = = ×
2122.64 19103.8[ ]
90
  
= × = = p × =
A D mm N
10
2
[ ] [ ] 2 2
2122.64
P Bar A mm
  
10 4
Fuerza en giro a Izquierda [N]:
× p ×
F = = = × - =
= × = ( ) 90
1632 14688.1[ ]
  
A D d mm N
10
2
[ ] [ ] 2 2 2
1632
P Bar A mm
  
10 4
Se ha considerado para este caso que no hay presión a la salida del cilindro, con el
objetivo de calcular la fuerza máxima necesaria para girar el tractor en condiciones
de diseño del fabricante. Esta fuerza es 19103.8 [N].

Cálculos 117
Freno:
Tiempo máximo en para llevar el pedal del freno al fin del recorrido:
persona para presionar a fondo el freno se obtuvo de un pequeño estudio resultando
una media de 0.5 segundos.
La velocidad anteriormente calculada es la empleada por una persona, pero por
criterio de diseño principalmente determinado por el alcance del láser detector de
obstáculos se aceptarían tiempos de hasta 1 segundo.
La distancia que recorrerá el tractor a la velocidad de diseño (2m/s) es:
S = v × t = 2m/ s × 0.5s = 1m
S = v × t = 2m/ s ×1s = 2m
Presión hidráulica necesaria para detener el tractor:
El par necesario para detener el vehículo se obtuvo de mirar la presión nominal en las
características de la cilindro maestro y este fue de 55Bar o 5,5N/m2.
Fuerza necesaria para actuando sobre el pedal de freno detener el
tractor:
A
F Cilindro
F Pedal a
d
a= 360mm
d=70mm
Figura 71 - Esquema del mecanismo de accionamiento del freno y fuerzas aplicadas en él.

Cálculos 118
La fuerza, F Pedal, medida con un dinamómetro varía desde los 50 N necesarios para
empezar a frenar hasta los 310 N para llevar el pedal al fondo de su recorrido. Es
importante mencionar que el tractor no dispone de ayuda al frenado por circuito de
vacío como la mayoría de los vehículos.
Aplicando momentos respecto al eje de giro A y aplicando la mayor fuerza posible
sobre el pedal, se obtiene:
F Cilindro Pedal = × = × = »
310 1594.3 1600[ ]
360
F N
70
a
d
Embrague:
Tiempo máximo en para llevar el pedal del embrague al fin del
recorrido:
persona para presionar a fondo del embrague se obtuvo de un pequeño estudio
resultando una media de 0.5 segundos.
La velocidad anteriormente calculada es la empleada por una persona, pero por
criterio de diseño principalmente determinado por el alcance del láser detector de
obstáculos se aceptarían tiempos de hasta 1segundo.
La distancia que recorrerá el tractor a la velocidad de diseño (2m/s) es:
S = v × t = 2m/ s × 0.5s = 1m
S = v × t = 2m/ s ×1s = 2m

Cálculos 119
Momento necesario para desembragar:
T
M Embrague
a= 90mm
d=370mm
c=100mm
F Pedal
a
d
Figura72-Esquema del mecanismo de accionamiento del embrague y fuerzas aplicadas en él.
La fuerza, F Pedal, máxima para accionar el embrague medida con un dinamómetro es
de 176.8 N.
Aplicando momentos respecto al eje de giro A y sobre el eje de giro E, se obtiene el
momento máximo necesario para accionar el embrague:
T Pedal = × = × =
176.8 726.84[ ]
370
F N
90
d
a
M T c 726.8 100 72.68 73[Nm] Embrague = × = × = »
Velocidad máxima de embrague:
Esta velocidad corresponde a la velocidad máxima a la que se puede embregar para
que no se cale el motor.
Este valor fue experimental y se dedujo que el tiempo mínimo que se debe estar
embragando es de 5 [s], por lo tanto en función de donde se instale el actuador y la
carrera de éste de obtendrá la velocidad máxima de embragado.
CarreraActuador m
5[ ]
[ ]
V [ m / s ]
=
MaxEmbragado s
A
E
B
C
c
T

Cálculos 120
Acelerador:
Momento necesario para hacer girar la unidad de inyección:
M
Figura 73 -Esquema del mecanismo de accionamiento del acelerador y par aplicado en él.
El momento necesario para accionar el acelerador, medido con una llave
dinamométrica de rango 10 [Nm], varía de la siguiente forma: Comienzo de
aceleración 0.2 [Nm], Aceleración a medio gas 2 [Nm] y aceleración máxima 4.2
[Nm]. Por lo tanto el dispositivo de aceleración tiene que ser capaz de vencer 4.2
[Nm].
Velocidad máxima de actuación:
La velocidad máxima de aceleración dependerá de la carrera del actuador. Pero
considerando que éste pueda tener una carrera de 20[mm] la velocidad de actuación
se estima que deberá ser menor de 1.5 [mm/s].

Cálculos 121
Elevación de Aperos:
Fuerza de accionamiento del mando de la válvula distribuidora:
La fuerza de accionamiento de la válvula distribuidora fue una medida experimental
con un dinamómetro y el valor máximo de accionamiento es de 10[N].
Fuerza que deben realizar los actuadores lineales para elevar los aperos:
F
Figura 74 -Esquema del mecanismo de accionamiento del elevador hidráulico y fuerza aplicada.
La fuerza que deben realizar cada uno de los dos actuadores del enganche tripuntal se
calculará en función de la presión máxima de trabajo del circuito hidráulico de
elevación de aperos y la superficie sobre la que actúa el fluido sobre los cilindros de
elevación.
Presión de trabajo del circuito de elevación de aperos: 180Bar
Diámetro Pistón cilindro: 52mm
Aplicando el principio de Pascal (Ecuación 1) se obtiene:

Cálculos 122
F × = = ×
2122.64 38207.6[ ]
180
  
= × = = p × =
A D mm N
10
2
[ ] [ ] 2 2
2122.64
P Bar A mm
  
10 4
Parada Motor:
Momento de accionamiento del corte de inyección:
M
Figura75-Esquema del mecanismo de parada y par aplicado en él.
El momento necesario para accionar el corte de inyección es 1.5 [Nm], y fue medido
con una llave dinamométrica de rango 10 [Nm].
Tiempo máximo en para llevar el tirador de parada al fin del recorrido:
persona para accionar el tirador de parada se obtuvo de un pequeño estudio
resultando una media de 1 segundos.

Cálculos 123
1.2.2 Posibles sistemas de actuación
1.2.2.1 Cálculos Sistema Eléctrico
A continuación se desarrollan los cálculos para determinar potencias, fiabilidad y
precios, de los diferentes elementos que serían necesarios instalar, si todos los
sistemas de actuación de vehículo fueran accionados eléctricamente.
Para todos los elementos eléctricos se supondrá una tensión de diseño de 12V ya que
esta es la tensión del circuito eléctrico instalado de serie en el tractor.
Dirección:
Si el sistema de actuación tuviera que ser eléctrico la forma óptima de automatizar la
dirección sería un motor de corriente continua que actuara sobre el eje de la unidad
de dirección mediante un sistema de engranajes o mediante un sistema de
transmisión mediante correas (ver Figura27).
Los requisitos que tendría que cumplir el motor a un mínimo coste serían [sección
1.2.1]:
Par accionamiento: 6.6 Nm
Velocidad angular: 15 rpm
Elemento elegido:
Elemento Motor
Tensión Nominal 12V
Corriente
Nominal 5A
Velocidad
Nominal 40 rpm
Par Nomianl 5 Nm
Precio 113,73 €
Tabla 5-Características del motor eléctrico de la dirección.

Cálculos 124
La necesidad de un sistema de correas y poleas para transmitir la potencia al eje de la
dirección, y ajustar el par y la velocidad de giro a los criterios de diseño
incrementaría el coste en un 15%.
La fiabilidad del sistema en un entorno al aire libre con condiciones atmosféricas
variables, elevada humedad y ambiente polvoriento le dan un índice de fiabilidad de
5/10 (5 sobre 10).
Freno:
Si el sistema de actuación tuviera que ser eléctrico la forma óptima de automatizar el
freno sería un actuador lineal de corriente continua que actuara sobre una
prolongación del pedal del freno ya existente (ver Figura 76).
Los requisitos que tendría que cumplir el actuador a un mínimo coste serían:
Tiempo de actuación [sección 1.2.1]: 0.5-1 s
La fuerza necesaria de accionamiento depende de la posición donde se coloque el
actuador. El lugar elegido por su facilidad y coste de montaje, fiabilidad del sistema
y estética, es debajo y a la derecha del asiento del conductor. El esquema de fuerzas
en dicho emplazamiento sería:
FActuador b
F Cilindro
F Pedal a
d
A
a= 360mm
b= 160mm
d= 70mm
Figura 76 -Esquema del mecanismo de accionamiento del freno mediante actuador lineal y fuerzas aplicadas en
él.
Aplicando momentos respecto al eje de giro A y sabiendo que la fuerza de
accionamiento del cilindro es 1594.3 N [sección 1.2.1], se obtiene:

Cálculos 125
F Actuador Cilindro = × = × =
1594.3 697.5[ ]
70
F N
160
d
b
Fuerza de accionamiento: 697.5 N
Carrera del actuador: 40 mm (medida sobre el tractor).
Velocidad de actuación: v = S / t = 40 /1 = 40mm/ s
Elemento elegido:
Elemento Actuador lineal
Corriente
Nominal 3,2A
Velocidad
Nominal 40mm/s
Carrera 40mm
Fuerza Nomianl 1000N
Precio 602€
Tabla 6-Características del actuador lineal eléctrico del freno.
7/10.
Embrague:
embrague sería un actuador lineal de corriente continua que actuara sobre el
mecanismo del embrague ya existente (ver Figura 77).
Tiempo de actuación [sección 1.2.1]: 0.5-1 s
y estética, es hueco situado entre la rueda delantera izquierda y en motor. El esquema
de fuerzas en dicho emplazamiento sería:

Cálculos 126
T
F Actuador
M Embrague
b=70mm
c=100mm
C
E
c
T
b
Figura 77 - Esquema del mecanismo de accionamiento del embrague mediante actuador lineal y fuerzas
aplicadas en él.
Aplicando momentos respecto al eje de giro E y sabiendo que el momento de
accionamiento del embrague es 62.68 Nm [sección 1.2.1], se obtiene:
895.42[ ]
62.68
F Embrague
Actuador = = =
70
N
b
M
Fuerza de accionamiento: 895.42N
Elemento elegido:
Corriente
Nominal 3,2A
Velocidad
Nominal 30mm/s
Carrera 30mm
Fuerza Nominal 1000N
Precio 602€
Tabla 7-Características del actuador lineal eléctrico del freno.
6/10.

Cálculos 127
Acelerador:
acelerador sería un actuador lineal de corriente continua que actuara sobre el
mecanismo del acelerador ya existente (ver Figura 78).
Carrera cilindro: 20mm
Velocidad de actuación: 1.5 mm/s
y estética, es el hueco situado entre el motor y el parachoques delantero. El esquema
de fuerzas en dicho emplazamiento sería:
M Acelerador
b
F Actuador
A
b=64mm
Figura 78 - Esquema del mecanismo de accionamiento del acelerador mediante actuador lineal y fuerzas
aplicadas en él.
Aplicando momentos respecto al eje de giro A y sabiendo que el momento de
accionamiento del embrague es 4.2Nm [sección 1.2.1], se obtiene:
65.62[ ]
4.2
F Acelerador
Actuador = = =
64
N
b
M
Fuerza de accionamiento: 65.62 N

Cálculos 128
Elemento elegido:
Corriente
Nominal 1,2A
Velocidad
Nominal 1.5mm/s
Carrera 30mm
Fuerza Nominal 1700N
Precio 452€
Tabla 8-Características del actuador lineal eléctrico del acelerador.
6/10.
Elevador de Aperos:
elevador de aperos sería un actuador lineal de corriente continua que actuara sobre
los mandos de las válvulas distribuidoras ya existentes.
Los requisitos que tendría que cumplir el actuador a un mínimo coste serían [sección
1.2.1]:
Fuerza actuación: 10N
Elemento elegido:
Corriente
Nominal 2.5A
Velocidad
Nominal 17.5mm/s
Carrera 150mm
Fuerza Nominal 300N
Precio 428€
Tabla 9-Características del actuador lineal eléctrico del elevador de aperos.

Cálculos 129
5/10.
Parada Motor:
Si el sistema de actuación tuviera que ser eléctrico la forma óptima de automatizar
parada del motor sería un electro-imán que actuara sobre el mecanismo corte de
inyección ya existente (ver).
Tiempo de actuación: 1s
Carrera: 30mm
y estética, es en el propio control de inyección. El esquema de fuerzas en dicho
emplazamiento sería:
M
Parada
b
F Actuador
A
b=43mm
Figura 79 - Esquema del mecanismo de accionamiento de parada del motor mediante electro-imán.
Aplicando momentos respecto al eje de giro A y sabiendo que el momento de
accionamiento del embrague es 1.5Nm [sección 1.2.1], se obtiene:
38.88[ ]
1.5
F Acelerador
Actuador = = =
43
N
b
M
Fuerza de accionamiento: 38.88N

Cálculos 130
Elemento elegido:
Elemento Electro Imán
Corriente Nominal 1.42
Carrera 30mm
Fuerza Nominal 50N
Precio 52 €
Tabla 10-Características del actuador lineal eléctrico del elevador de aperos
8/10.
Resumen:
Como resumen general, las características que debería tener el sistema neumático
quedan resumidas en la Tabla 11.
Elemento Aplicación Corriente
Nominal
Par/Fuerza
Nominal
Fiabilidad
Sistema Coste
Motor Dirección 5.4 A 5 Nm ( 5/10 )
113 €
(+15%)
Actuador lineal Freno 3,2 A 1000 N ( 5/10 ) 602 €
Actuador lineal Embrague 3,2 A 1000 N ( 5/10 ) 602 €
Actuador lineal Acelerador 1,2 A 1700 N ( 6/10 ) 452 €
Actuador lineal Aperos 2,5A 300 N ( 4/10 ) 428 €
Electroimán Parada 1,42 A 50 N ( 6/10 ) 52 €
Batería General 44Ah/245A (--) (--) 150 €
Alternador General 21 A (--) (--) 175 €
Accesorios/Cables General [15%] 2,2 A (--) (--) [15%] 386€
TOTAL ( 5.1/10 ) 3.017 €
Tabla 11- Resumen de elementos Sistema Eléctrico.

Cálculos 131
1.2.2.2 Cálculos Sistema Neumático
A continuación se desarrollan los cálculos para determinar características generales,
fiabilidad y precios de los diferentes elementos que serían necesarios implementar si
todos los sistemas de actuación de vehículo fueran accionados de forma neumática.
Para todos los elementos neumáticos se supondrá una presión del aire comprimido
para el diseño de 6 Bares, ya que ésta es la presión nominal media de trabajo de la
mayoría de los circuitos industriales.
Dirección:
Si el sistema de actuación tuviera que ser neumático la solución menos mala de
automatizar la dirección sería un motor neumático con la entrada de aire regulada,
que actuara sobre el eje de la unidad de dirección mediante un sistema de engranajes
o mediante un sistema de transmisión mediante correas (ver Figura27).
Los requisitos que tendría que cumplir el motor a un mínimo coste serían [sección
1.2.1]:
Par accionamiento: 6.6 Nm
Velocidad angular: 15 rpm
Potencia: (suponiendo un rendimiento total del motor del 85%)
= × × × p
= × × ×
p
2 6.6 2 15
=
Meca 19.2
W
M n
P
h
T
×
0.85 60
60
×
Elemento elegido:
Elemento Motor
Presión Nominal 6Bar
Caudal Nominal 4L/s
Velocidad
Nominal 400 rpm
Par Nominal 8 Nm
Precio 150€
Tabla 12-Características del motor eléctrico de la dirección.

Cálculos 132
La necesidad de un sistema de correas y poleas para transmitir la potencia al eje de la
dirección, y ajustar el par y la velocidad de giro a los criterios de diseño
incrementaría el coste en un 50% sobre el coste del motor, debido a que hay que
regular la velocidad de giro con precisión.
variables, elevada humedad y ambiente polvoriento, y la dificultad en su montaje le
dan un índice de fiabilidad de 2/10 (2 sobre 10).
Freno:
Si el sistema de actuación tuviera que ser neumático la forma óptima de automatizar
el freno sería un cilindro de simple efecto a tracción que actuara sobre una
Tiempo de actuación: 0.5-1 s [sección 1.2.1]
Fuerza de accionamiento: 697.5 N [sección 1.2.2]
Diámetro del pistón:
11.65 2
697.5
S = = =
600000
cm
F
P
3.84
cm
= S
× 4 = 11.65 × 4 =
p p
f
Potencia:
P F v W Meca = × = 697.5× 40 = 27.9

Cálculos 133
Elemento elegido:
Elemento Cilindro
Potencia 27.9W
Diámetro
Vástago 3.84cm
Precio 40€
Tabla 13-Características del cilindro de simple efecto del freno.
6/10.
Embrague:
embrague sería un cilindro de simple efecto a tracción que actuara sobre el
14.92 2
895.42
S = = =
600000
cm
F
P
4.36
cm
= S
× 4 = 14.92 × 4 =
p p
f
Potencia:
P F v W Meca = × = 895.42 × 30 = 26.8

Cálculos 134
Elemento elegido:
Elemento Cilindro
Potencia 26.8W
Diámetro
Vástago 4.36cm
Precio 40€
Tabla 14-Características del cilindro de simple efecto del Embrague.
6/10.
Acelerador:
Si la actuación sobre el acelerador tuviera que ser neumática sería muy difícil o
prácticamente imposible controlar el acelerador, ya que en los sistemas neumáticos el
posicionamiento con precisión es muy difícil, y éste es el requisito fundamental para
automatizar el acelerador. A este inconveniente se le suma que la carrera del cilindro
para automatizar el acelerador es muy corta para poder controlar su posicionamiento.
Por estas razones no se ha planteado la automatización del acelerador de forma
neumática.
Elevador de Aperos:
el elevador de aperos sería un cilindro de doble efecto que actuara sobre los mandos
de las válvulas distribuidoras ya existentes.
Los requisitos que tendría que cumplir el actuador a un mínimo coste serían [sección
1.2.1]:
Fuerza actuación: 10N
0.16 2
10
S = = =
600000
cm
F
P

Cálculos 135
0.46
cm
= S
× 4 = 0.16 × 4 =
p p
f
Elemento elegido:
Elemento Cilindro
Sección cilindro 0.16cm2
Precio 50€
Tabla 15 - Características del cilindro de doble efecto del elevador de aperos.
4/10.
Parada Motor:
parada del motor sería un cilindro de simple efecto que actuara sobre el mecanismo
corte de inyección ya existente (ver Figura75).
Tiempo de actuación: 1s
Carrera: 30mm
Fuerza de accionamiento: 38.88N [sección 1.2.1]
0.64 2
38.88
S = = =
600000
cm
F
P
0.9
cm
= S
× 4 = 0.648 × 4 =
p p
f

Cálculos 136
Elemento elegido:
Elemento Cilindro
Diámetro
Vástago 0.9cm
Precio 40€
Tabla 16 - Características del cilindro neumático del sistema de parada del motor.
5/10.
Resumen:
Como resumen general, las características que debería tener el sistema eléctrico
queda resumido en la Tabla 17.
Sistema Coste
Motor Dirección 3.8cm2 19.2W ( 2/10 )
150€
(+50%)
Cilindro Simple Freno 11.65cm2 27.9W ( 6/10 ) 40€
Cilindro Simple Embrague 14.92cm2 26.8W ( 6/10 ) 40€
Cilindro Simple Acelerador (--) (--) (--) (--)
Cilindro Doble Aperos 0.16cm2 25W ( 4/10 ) 50€
Cilindro Simple Parada 0.64cm2 26.8W ( 5/10 ) 40 €
Calderín General 15L (--) (--) 150 €
Compresor General 7Bar-3L7s (--) (--) 200€
Accesorios/Cables General 0.16cm2 (--) (--) [15%] €
TOTAL ( 4.5/10 ) 2010 €
Tabla 17- Resumen de elementos Sistema Neumático.

Cálculos 137
1.2.2.3 Cálculos Sistema Hidráulico
A continuación se desarrollan los cálculos para determinar características generales,
fiabilidad y precios de los diferentes elementos que serían necesarios implementar si
todos los sistemas de actuación de vehículo fueran accionados de forma hidráulica.
Para todos los elementos hidráulicos se supondrá una presión del aceite para el
diseño de 80 Bares, ya que esta es la presión del circuito hidráulico instalado de serie
en el tractor.
Dirección:
Si el sistema de actuación tuviera que ser hidráulico la solución óptima de
automatizar la dirección sería controlar el cilindro hidráulico existente, mediante un
circuito en paralelo controlado por una electroválvula (ver Figura26).
variables, elevada humedad y ambiente polvoriento, y la facilidad de su montaje le
dan un índice de fiabilidad de 9/10 (9 sobre 10).
Freno:
Si el sistema de actuación tuviera que ser hidráulico la forma óptima de automatizar
el freno sería un cilindro de simple efecto a tracción que actuara sobre una

Cálculos 138
87.18 2
697.5
S = = =
8000000
mm
F
P
Elemento elegido:
Elemento Cilindro
Sección 87.18mm2
Carrera 40
Precio 102€
Tabla 18-Características del cilindro de simple efecto del freno.
7/10.
Embrague:
Si el sistema de actuación tuviera que ser hidráulico la forma óptima de automatizar
el embrague sería un cilindro de simple efecto a tracción que actuara sobre el
111.9 2
895.42
S = = =
8000000
mm
F
P
Elemento elegido:
Elemento Cilindro
Sección 111.9mm2
Carrera 30mm
Precio 102€
Tabla 19 - Características del cilindro de simple efecto del Embrague.

Cálculos 139
7/10.
Acelerador:
Si la actuación sobre el acelerador tuviera que ser hidráulica, no se estaría
optimizando el sistema, puesto que este tipo de energía está destinada para realizar
grandes fuerzas a costes bajos. Otra dificultad para controlar el acelerador de forma
hidráulica sería controlar de forma precisa la posición de éste, ya que aunque en los
circuitos hidráulicos la precisión es relativamente buena, la carrera de accionamiento
sería muy pequeña. Esta última característica conduciría a la necesidad de caudales
muy pequeños que tendrían que ser regulados por válvulas reguladoras de caudal tipo
“chiclé”, que implicaría mejorar el sistema de filtrado, para que pequeñas partículas
no obturen el pequeño orificio del “chiclé”.
Elevador de Aperos:
Si el sistema de actuación tuviera que ser hidráulico la solución óptima de
automatizar la elevación de aperos sería sustituir la válvula distribuidora existente
que es accionada manualmente, por una electroválvula, de tal forma que podría ser
controlada por el operador mediante unos pulsadores y por el sistema de navegación.
9/10.
Parada Motor:
Si la actuación sobre el corte de inyección tuviera que ser hidráulica, no se estaría
optimizando el sistema, puesto que este tipo de energía está destinada para realizar

Cálculos 140
grandes fuerzas a costes bajos, y esta aplicación requiere fuerzas completamente
despreciables para un cilindro hidráulico.
Resumen:
Como resumen general, las características que debería tener el sistema hidráulico
queda resumido en la Tabla 20.
Sistema Coste
(--) Dirección (--) (--) ( 9/10 ) (--)
Cilindro Simple Freno 87.18mm2 27.9W ( 7/10 ) 102€
Cilindro Simple Embrague 111.9mm2 26.8W ( 7/10 ) 102€
(--) Acelerador (--) (--) (--) (--)
(--) Aperos (--) (--) ( 9/10 ) (--)
(--) Parada (--) (--) (--) (--)
Accesorios
/Latiguillos General 0.16cm2 (--) (--) [15%] €
TOTAL ( 8/10 ) 3700€
Tabla 20- Resumen de elementos Sistema Hidráulico.

Cálculos 141
1.2.3 Cálculo de los sistemas instalados
1.2.3.1 Cálculo Circuito Hidráulico
Cilindros:
Cilindro de dirección:
A1 A2
-Cilindro de doble efecto (Figura 80).
-Diámetro del pistón, D: 52mm
-Diámetro del Vástago, d: 25mm
-Sistema de sujeción del cilindro y el vástago por charnela.
A = × D - d = m = cm p
- ( 2 2 ) 0.001632 2 16.32
2
1 4
V A S 0.0001419m3 0.14l
1 1 = × = =
A = × D = m = cm p
- ( 2 ) 0.002122 2 21.22
2
2 4
V A S 0.00018m3 0.18l
2 2 = × = =
Cilindro de Aperos:
Figura 80 - Esquema cilindro
Doble Efecto.
-Cilindro de simple efecto sin resorte de retorno
(Figura 81).
-Sistema de sujeción del cilindro por charnela y el vástago por horquilla
macho.
A = × D = m = cm p
- ( 2 ) 0.002122 2 21.22
2
1 4
V A S 0.00032m3 0.32l
1 1 = × = =
A1
Figura 81 - Esquema
cilindro Simple Efecto.

Cálculos 142
Cilindro del Freno [Plano Nº 10]:
Las características que debe tener el cilindro de freno se
han calculado en la sección [1.2.2.3-Freno] y el cilindro
instalado finalmente es un cilindro comercial que más se
ajusta a las especificaciones necesarias, y sus
características son:
A1
-Cilindro de simple efecto a tracción con resorte
de retorno (Figura 82).
A = × D - d = m = cm p
- ( 2 2 ) 0.0006 2 6
2
1 4
V A S 0.00003m3 0.03l
1 1 = × = =
Figura 82 - Esquema cilindro
Simple Efecto a Tracción con
Resorte.
Cilindro del Embrague [Plano Nº 17]:
Las características que debe tener el cilindro de embrague se han calculado en la
sección [1.2.2.3-Embrague] y el cilindro instalado finalmente es un cilindro
comercial que más se ajusta a las especificaciones necesarias, y sus características
son:
-Cilindro de simple efecto a tracción con resorte de retorno (Figura 82).
A = × D - d = m = cm p
- ( 2 2 ) 0.0006 2 6
2
1 4
V A S 0.000025m3 0.025l
1 1 = × = =

Cálculos 143
Bombas Hidráulicas:
Las bombas tienen un cauda 0.0075 cm3/rev y los regimenes de giro del motor están
comprendidos entre 1100rpm y 3000prm, lo que se traduce en caudales de 8.25l/min
y 22.5l/min respectivamente.
El volumen que tiene que abastecer la bomba del circuito de Freno y Embrague para
poder en caso de emergencia detener el vehículo es:
V V V 0.03 0.025 0.055[l] Max Freno Embrague = + = + =
Por criterios de diseño el tractor tiene que poder frenar entre 0.5 y 1s [sección 1.2.1]
independientemente del régimen de giro. A continuación se va a comprobar si se
cumplen los criterios de diseño con las bombas de serie del tractor.
Régimen de 1100rpm:
Tiempo de frenado:
s
0.055 = = =
t Max 0.4
8.25 l
/min
l
V
Q
Distancia máxima recorrida:
S = v × t = {v = 0.7m/ s}= 0.7 × 0.4 = 0.28m
Régimen de 3000rpm:
Tiempo de frenado:
s
0.055 = = =
t Max 0.15
22.5 l
/min
l
V
Q
Distancia máxima recorrida:
S = v × t = {v = 2m/ s}= 2 × 0.15 = 0.3m
Como se ha podio las bombas instaladas de serie en el tractor cumplen los criterios
de diseño, luego serán utilizadas para la automatización del vehículo.

Cálculos 144
La potencia hidráulica máxima que pueden desarrollar las bombas hidráulicas es:
Bomba Dirección, Freno y Embrague:
P P Q Bar l KW Hidra Max Max = D × = 90 × 22.5 min = 3.375
Bomba de Aperos:
P P Q Bar l KW Hidra Max Max = D × = 180 × 22.5 min = 6.75
La potencia absorbida del motor por las bombas hidráulicas es:
Bomba Dirección, Freno y Embrague:
KW
P Q Bar ×
l
90 22.5 min
=
=
D ×
=
Hidra 3.75
P
Max Max
h
T
0.9
Bomba de Aperos:
KW
P Q Bar ×
l
180 22.5 min
=
=
D ×
=
Hidra 7.5
P
Max Max
h
T
0.9
Válvulas y Elementos de Control:
Los criterios utilizados para la selección de cada una de las válvulas y elementos de
control quedan reflejados en la siguientes líneas, y se basan en un criterios
conservador ya que se considera siempre el caso mas desfavorables de que por cada
una de la válvulas pueda pasar todo el fluido que proporciona la bomba a máxima
velocidad de giro del motor:
Electroválvula Bendi:
Q Máximo ³ 22.5 l/min
P Nominal³ 90Bar
P Máxima³ 100Bar
Tensión de Solenoide »12V

Cálculos 145
Electroválvula de accionamiento del freno:
P Nominal³ 90Bar
P Máxima³ 100Bar
Acumulador:
El acumulador hidráulico ha sido diseñado para poder hacer frente a la
demanda de caudal y presión en el cilindro de freno en caso de que falle el
suministro de la bomba. Por lo tanto tiene que tener al menos el volumen del
cilindro de freno y este volumen de caudal lo tiene que suministrar a la
presión de diseño del circuito de freno. Este fluido almacenado lo liberará en
caso necesario de forma rápida, por lo tanto en los cálculos de la vejiga se
considera una variación de estado adiabática. Los criterios utilizados son:
Figura 83 - Esquema de los diferentes estados por los que pasa el acumulador.
Presión a la que comienza entrar el fluido, P1: 10Bar
Presión de descarga, P2: 90Bar
Volumen de demandado, Vx ³ 30cm3
La presión de precarga P0 debe tener un valor tal que vite el vaciado completo
del acumulador durante el ciclo de trabajo. Su valor se suele fijar en el 90%
de la presión mínima de funcionamiento P1. Como la precarga se hace a
temperatura ambiente (20ºC) y, durante el funcionamiento, el gas se calienta

Cálculos 146
hasta la temperatura de trabajo del aceite, la presión del gas aumenta debido a
ese calentamiento. Por ello la presión no será P0=0.9P1, sino algo menos.
{T trabajo C} Bar
= × +
273 20
20º 0.9 0 1 = » =
P a C P ª 40º 8.5
+
273 ª
T trabajo
Bajo la hipótesis de carga y descarga en las que rija P ×V n = cte , donde
n=1.4 por ser una liberación rápida, el volumen V0 que debe ocupar el
nitrógeno cuando se hace la precarga del acumulador es:
3
1
P
V P
n
x
=


× 

=
0 42.5
1
0
P
2
1
P
1
1
cm
V
n


- 

Válvula Antirretorno:
P Máxima³ 200Bar
P Apertura= 2Bar
Electroválvula de accionamiento del Embrague:
P Nominal³ 90Bar
P Máxima³ 100Bar
Válvula estranguladora:
De la sección 1.2.1, se obtiene que la velocidad máxima de embrague es:
0.04
[ ]
[ / ] = = =
V m s MaxEmbragado 0.008 /
m s
s
m
CarreraActuador m
5[ s
]
5

Cálculos 147
De la sección 1.2.3.1, se obtiene que el área del cilindro del embrague es
6cm2, luego el caudal que debe regular esta válvula estranguladora es:
6 0.008 / 0.3 min Q = A× v = cm2 × m s = l
Resumiendo, los criterios de selección de esta válvula son:
Q Máximo£ 0.3l/min
P Máxima³ 100Bar
Electroválvula de accionamiento de la Dirección:
P Nominal³ 90Bar
P Máxima³ 100Bar
Electroválvula de selección de modo de funcionamiento:
P Nominal³ 90Bar
P Máxima³ 100Bar
Válvula limitadora de presión:
P Apertura= 90Bar
Bloque de válvulas antirretorno pilotadas:
P Máxima³ 200Bar
P Apertura= 5Bar
Bloque regulador anti-cavitación y anti-choque.
P Apertura= 150Bar

Cálculos 148
Tubos y Mangueras:
Los diámetro del tuvo o bien de la manguera deben dimensionarse de modo que se
obtenga una resistencia de flujo lo más baja posible. Para ello se pueden utilizar las
Ecuación 2 y Ecuación 3, o bien recurrir a tablas directamente para su dimensionado.
Perdida de presión en tubos y mangueras:
Dp = l × × r × 2
;
R 2
v
L
d
l = 64 (flujo laminar) ; R Re
Re0.25
0.316 = R l (flujo turbulento)
Ecuación 2-Perdida de presión en tuberías
Pérdida de presión en uniones, giros, etc.…:
2
Dp = × × v V r
2
Ecuación 3-Pérdida de presión en piezas.
Donde V es el coeficiente de resistencia varía de
V =0.15 en un codo de 90º a V =1 en un racor acotado.
En este proyecto se ha recurrido a dichas tablas [Anejo I] para su dimensionado,
debido a que las pequeñas longitudes de las mangueras y la gran cantidad de curvas,
codos, etc.… engrosarían el número de cálculos, para llegar finalmente a la misma
solución con un error del 10%.
Para asegurar que esta hipótesis es cierta, una vez determinados los tubos, los
diferentes actuadores y a todas las válvula, se simuló el circuito completo con el
programa “Automation Studio 5.0” y de ese análisis se obtuvo que la caída de
presión en el cilindro más desfavorable, en el Freno, era algo inferior a 2Bar. Estas
pérdidas de presión no suponen un problema en nuestra instalación, ya que con
90Bar de presión nominal máxima y con actuadores sobredimensionados por
obligaciones comerciales, se asegura más fuerza de la necesaria en todos los
cilindros.

Cálculos 149
Equilibrio Térmico:
Puede estimarse de manera aproximada las pérdidas hidráulicas entre un 20 y un
30% respecto de la potencia de alimentación. Después de la fase de calentamiento se
establece un equilibrio térmico entre el calor aportado y el entregado, de tal manera
que la temperatura máxima alcanzada por el aceite que determinada por la
expresión:
ª = ª + × » 41º C
=
Aceite Ambiente T T c Pérdidas
A
P
Donde: P P Kw Kw Pérdidas Hidráulica = 0.3× = 0.3×3.75 = 1.12
Coeficiente de circulación de aire, c= 75, para circulación escasa de aire.
Superficie Del sistema, A »4m2
Tª ambiente »20ºC
Cavitación:
El aceite a presión atmosférica contiene aproximadamente un 9% e volumen de aire
disuelto. El peligro de cavitación por burbujas de aire se da para una presión
atmosférica inferior a 0.2 Bar. En el tractor Agria 9940 es difícil que se produzca en
algún punto cavitación pero de producirse sería en el cebado de bomba o en la
estrangulación del embrague.
Incremento de volumen debido a la temperatura:
Como consecuencia del aumento de la temperatura del fluido se produce un aumento
de su volumen. Este incremento de volumen se corresponde con:
0 D = b × ×D » × - × × =
V V T Litros T ª 0.7 10 3 4 21 0.06
Donde: Coeficiente de dilatación, » 0.7 ×10-3 T b
Volumen inicial, V0= 4 Litros
Variación de Temperatura »21ºC

Cálculos 150
1.2.3.2 Cálculo Circuito Eléctrico
Instalación de serie del tractor:
Consumo del motor de arranque:
El motor de arranque tiene una potencia de 963W y como su tensión de
alimentación es 12V, la intensidad es de 80.25A.
Consumo de luces, pilotos y otros elementos:
El consumo eléctrico en conducción convencional con luces encendidas, luz
rotativa encendida, y utilización ocasional de intermitentes y freno se ha
calculado, y su resultado es 150W lo que se traduce en una intensidad
nominal de 12.6 A.
Circuito eléctrico de los sistemas de sensorización y control:
Esta instalación está formada por un PC portátil, un Láser, un sistema de GPS, un
Bumper, una Brújula y una cámara y los consumos de todos ellos funcionando al
mismo tiempo quedan recogidos en la Tabla 21.
Elemento Consumo [W]
PC portátil Kontron NotePac 120
Láser 35
GPS + corrección diferencial 9
Bumper 2,5
Brújula 1
Cámara 11
Cables y accesorios 9 (5%)
TOTAL 187.5W
Tabla 21- Consumos del sistema de posicionamiento y control.

Cálculos 151
Instalación eléctrica de selección de modo, de emergencia y
de actuación:
Las Potencias de los distintos actuadores eléctricos presentes en el circuito en
funcionamiento nominal se reflejan en la Tabla 22 y estas han sido extraídas de las
características técnicas de estos [Anejo III].
Denominación del consumo. Potencia[W] Intensidad[A]
Electro-Válvula Dirección 29 2.54
Electro-Válvula Modo 17 1.4
Electro-Válvula Freno 17 1.4
Electro-Válvula Embrague 17 1.4
Electro-Válvula Bendi 17 1.4
Electro-Válvula Aperos 29 2.54
Cilindro Eléctrico Acelerador 14.4 1.2
Solenoide Parada 17 1.4
Accesorios, cables,… 10 0.8
TOTAL 168 14.4
Tabla 22 - Consumos eléctricos de los sistemas de actuación.
Considerando un factor de simultaneidad de 7.8 de 9 ya que todas las cargas no se
demandan al mismo tiempo, la potencia máxima que determina las características de
este circuito es 145 W.
Determinación de la sección de los conductores:
Por densidad de corriente: Debido a que estos conductores se han instalado en un
vehículo agrícola los cables que se han elegido son están especialmente diseñados
para vehículos en general. Estos cables de automoción tiene la característica de que
su aislamiento está diseñado para trabajar en régimen nominal a temperaturas
superiores, ya que en muchos casos y en particular en el tractor Agria 9940 se

Cálculos 152
encuentran cercanos a una fuente de calor importante como es un motor de
combustión interna alternativo.
Para determinar la sección de los conductores se ha recurrido a una tabla de selección
de los conductores en función de la corriente y la temperatura de trabajo [Anejo I].
La sección de los conductores con u coeficiente de seguridad de 1.5 es:
Por caída de tensión: Debido a las características de los consumos los consumos que
tenemos, la tensión de alimentación no puede ser inferior a 11 V, la tensión media de
la fuente de alimentación es de 12.1 V, luego la caída de tensión máxima admisible
1.1 V.
I
L
D = 2 ×r × × ⇒ = 2 ×r ×
V ×
D
V
I S
L
S
La longitud media desde los relés de control hasta los actuadores es de 1.5m luego
L=3m, ya que la caída de tensión se produce en el conductor de ida y en el de vuelta.
Se considera también en este dimensionado un factor de seguridad de 1.5.
Conductores de alimentación general:
S = 2 × × × × = mm
14.4 1.5 2.1 2
3
1.1
1
56
Conductores de alimentación a actuadores:
S = 2 × × × × = mm
2.54 1.5 0.37 2
3
1.1
1
56

Cálculos 153
La sección de los conductores instalada finalmente es:
Análisis de la capacidad del alternador:
Como consecuencia de los nuevos elementos instalados en el tractor se ha tenido que
analizar si la capacidad de corriente de elementos de serie como la batería y el
alternador era suficiente.
El alternador existente tiene una capacidad de producir 21A a 3000rpm y su tensión
de salida es 12.5V, lo que significa que produce una potencia máxima de 263W.
Los consumos tras la automatización del tractor son:
Instalación eléctrica de solenoides y sistemas de actuación: 168 W
Sistemas de sensorización y control: 187.5 W
Instalación de pilotos y luces: 150W
Sin considerar la instalación de pilotos y luces, ya que podría funcionar
perfectamente el tractor sin su utilización el consumo es de 356W, que es superior a
los 263 W que el alternador de serie en el tractor puede suministrar, luego es
necesario sustituir el alternador existente por otro con las siguientes características:
Intensidad de corriente a 3000rpm ³ 30A.
Tensión de suministro: 12.5V

Cálculos 154
1.2.4 Cálculos estructurales
El proceso de cálculo estructural llevado a cabo en este proyecto para determinar las
dimensiones mínimas de las distintas piezas garantizando la durabilidad de ellas, se
ha basado en un proceso iterativo, cuyas sucesivas iteraciones seguían la secuencia
siguiente: diseño funcional de la pieza, cálculo teórico estructural sobre un esquema
equivalente de la pieza y comprobación mediante simulación con dos programas de
simulación, un función de la complejidad y precisión requerida del análisis. Siendo
estos programas el “módulo de análisis” de CATIA V5 y para análisis de mayor
precisión ANSYS 10.0.
El criterio para determinar la validez o no de una determinada pieza respecto a sus
requerimientos estructurales ha sido el criterio de Von Mises, ya que los materiales
elegidos, F1150 y Al 6061, son materiales dúctiles.
El coeficiente de seguridad para las piezas que desempeñan su labor en el sistema de
freno y en el sistema de embrague es mayor a 1.5 (50% superior), mientras que el
resto de piezas el coeficiente de seguridad es 1.1. Por criterios de diseño y estéticos,
se han fabricado piezas sobredimensionadas, con lo que se garantiza aún más la
integridad y seguridad del vehículo.
Los dos materiales empleados en la fabricación de las distintas piezas son por un
lado, el acero F1250 y el Aluminio 6061, cuyas características, piezas fabricadas y
ensayos de análisis están descritos en las líneas siguientes.

Cálculos 155
Piezas de Aluminio
El aluminio empleado es el 6061 (Al, Cr, Cu, Mg, Si). Se ha elegido por ser ligero, tener
buena resistencia a la corrosión, alta resistencia a la tracción y buenas propiedades para su
mecanizado. Las características mecánicas de este material están reflejadas en la Tabla
23.
Material Características de Tracción
Rm
[N/mm2]
Rp0.2
[N/mm2]
A %
Resistencia
Cizalladura
[N/mm2]
Módulo
Elástico
[N/mm2]
Peso
Específico
Al 6061 [g/cm3]
310 270 13 200 69000 2.7
Tabla 23- Características Al 6061.
A continuación se muestran las distintas piezas que se han diseñado y fabricado,
junto con su análisis estructural y representación de desplazamientos.
Soporte cilindro Embrague:
Figura 84 - Resultado análisis estructural del soporte del cilindro del embrague.

Cálculos 156
Horquilla Embrague, Horquilla Freno:
Figura 85 - Resultado análisis estructural de las horquillas de freno y embrague.

Cálculos 157
Piezas de Acero.
El acero empleado es el F1250- 35Cr Mo 4 (C 0.38%; Mn 0.9%; Si 0.4%; P 0.035%; S
0.035%; Cr 0.9%; Mo 0.2%). Se ha elegido un acero aleado por ser piezas que de gran
resistencia y máxima responsabilidad, especialmente diseñado para máquinas y el sector de
la automoción. Las características mecánicas de este material están reflejadas en la.
Material Características de Tracción
Rm
[N/mm2]
Rp0.2
[N/mm2]
A %
Resistencia
Cizalladura
[N/mm2]
Módulo
Elástico
[N/mm2]
Peso
Específico
F1250 [g/cm3]
660 550 6 405 207000 7.7
Tabla 24 - Características Acero F-1250.
A continuación se muestran las distintas piezas que se han diseñado y fabricado,
junto con su análisis estructural y representación de desplazamientos.
Pedal de freno:
Figura 86- Resultado análisis estructural del pedal del freno modificado.

Cálculos 158
Soporte Bastidor:
Figura 87- Resultado análisis estructural del soporte del cilindro de freno.
Accionador Embrague:
Figura 88 - Resultado análisis estructural del accionador del embrague.

Estudio Económico 159
1.3 ESTUDIO ECONÓMICO

1.3 Estudio Económico:
Índice General
Pág.
1.3.1 Interés económico del proyecto zar ...........................................................161

1.3.1 Interés Económico del Proyecto
En último siglo los avances tecnológicos han permitido la adopción de técnicas
innovadoras en el mundo de la agricultura, facilitando tareas y labores en las que era
necesaria una gran cantidad de recursos humanos. Un claro ejemplo de ello era la
siembra y recolección de grandes extensiones de terreno, en la que multitud de
jornaleros se desplazaban de unas regiones a otras para realizar estas tareas a
principios del siglo XX. En las últimas décadas, estas labores agrícolas altamente
repetitivas, tediosas y arduas son realizadas por un número reducido de personas en
cada explotación, que conducen diferentes máquinas agrícolas o tractores con
distintos aperos, destinados a trabajar la tierra.
El interés de este proyecto se encuentra dentro de un plan aún más ambicioso,
consistente en desarrollar un sistema de actuación, sobre los diferentes mandos del
vehículo, integrado dentro de un sistema de navegación autónomo capaz de
funcionar de forma independiente y que pueda ser implementado en diferentes
vehículos agrícolas, de forma que un único operador no solo conduciría un vehículo,
sino que sería capaz de supervisar y controlar una flota de éstos.
El beneficio de la automatización se puede observar no solo en la reducción del
número de operarios con el consecuente ahorro en costes de producción, sino
también en el aumento de la productividad con un mismo número de agricultores
puesto que la concentración del operador en la tarea repetitiva se desplaza a otras
labores. Por otra parte la automatización de las actividades peligrosas trae beneficios,
ya que se aleja a los operarios de ellas traduciéndose en un incremento de la
seguridad y la salud de éstos. Por ejemplo, en el caso de cultivos en invernadero, la
automatización evita la exposición prolongada de los operarios a las altas
temperaturas que alcanzan los recintos de plástico que protegen los cultivos. Así
mismo la automatización permite disminuir los costes de operación, ya que con
técnicas más precisas se reduce el uso de recursos como la energía, el trabajo, las
semillas, y los fertilizantes y herbicidas. De igual forma una reducción en la cantidad

de fertilizantes o herbicidas mediante una aplicación selectiva de los distintos
productos o la eliminación mecánica de algunas plagas, en función de las
necesidades de cada zona del terreno, se transforma en un beneficio directo
medioambiental al disminuir la contaminación de los suelos y las aguas.
Pese a los claros beneficios de la automatización de las tareas agrícolas existen
barreras para su desarrollo. Algunas de las principales dificultades son:
La complejidad de los sistemas electro-mecánicos y de control o gobierno,
que requieren unas adaptaciones precisas para suplir las habilidades de un
trabajador especializado. Ya que la navegación de laboreo se desarrolla en un
entorno natural al aire libre, desestructurado y dinámico, donde el terreno es
inconsistente, el producto a detectar irregular, las condiciones atmosféricas
variables y a veces hostiles (alto o bajo grado de humedad y temperatura) y
además pueden aparecer animales o personas de forma imprevista. Esto
condiciona que haya sistemas dotados de dispositivos de seguridad y
protección que cumplan con la legislación vigente, para dotar al vehículo de
un cierto grado de autonomía en la navegación y en el laboreo.
El factor económico. En primer lugar porque las tareas agrícolas se realizan
por temporadas, por lo que la amortización de la maquinaria y de los posibles
sistemas de navegación autónoma se prolonga durante más años. En segundo
lugar porque apenas existe oferta comercial de sistemas de navegación
automática y los que hay en el mercado corresponden a prototipos en
desarrollo y tienen un elevado coste.
En muchas prácticas agrícolas tradicionales es difícil introducir nuevas
tecnologías, siendo necesario modificaciones en la plantación de los cultivos
para poderlas automatizar.
Entre las tareas que podrían beneficiarse de la implantación de un cierto grado
autonomía en el guiado están las tareas de laboreo extensivo, como la recolección o

la siembra de cereales. Pero, en este tipo de tareas, debido al bajo valor añadido del
producto recogido, la incorporación de vehículos autónomos sólo tiene sentido en
cultivos de gran extensión. Sin embargo, uno de los sectores dentro de la agricultura
o jardinería en la que la implantación de este sistema tendría un gran interés
económico es en la labor de cortar el césped en los abundantes y cada vez más de
moda campos de golf.
Las Canchas de golf requieren un mantenimiento constante y rutinario que implican
altos costes debido a los operadores semi-cualificados necesarios para segar las
calles, que deben evitar a golfistas, mantener un aspecto aseado, y que deben tener un
cierto conocimiento y control sobre el cortacésped.
La implantación de este sistema de navegación autónomo en esta actividad permitiría
tener todas las calles abiertas en las horas pico, aumentando los ingresos y causando
una experiencia más agradable para el golfista, ya que las labores de mantenimiento
podrían ser realizadas durante la noche debido a que este sistema funciona
independientemente de la cantidad de luz que haya en el entorno.
El sistema de actuación diseñado en este proyecto junto con los sistemas de
sensorización, procesado y control del vehículo diseñados en el Instituto de
Automática Industrial [IAI-CSIC] forman un sistema de navegación que puede
venderse como un accesorio o un implemento más de un tractor agrícola,
beneficiándose de las ventajas de la navegación autónoma de un vehículo, y
reduciendo los inconvenientes de ésta, ya que es un sistema fiable en cuanto a sus
componentes, no requiere modificaciones en los campos y es muy rentable
económicamente.

Impacto Ambiental 164
1.4 IMPACTO AMBIENTAL

1.4 Impacto Ambiental:
Índice General
Pág.
1.4.1 Impacto del proyecto sobre el medio ambiente .........................................166

1.4.1 Impacto del proyecto sobre el
Medio Ambiente
La automatización de los diferentes sistemas de actuación necesarios para el control
del vehículo bajo un sistema de navegación autónoma trae consigo beneficios no solo
económicos tal y como se ha mostrado anteriormente, sino también amplios
beneficios sobre el medio ambiente.
En un primer lugar disponer de un vehículo agrícola guiado autónomamente
permitiría un tratamiento selectivo de cultivos, bien sea porque el conductor pueda
focalizar su atención en controlar si es necesario o no la aplicación de determinados
productos sobre una zona del terreno, ya que la conducción es realizada por el
sistema de navegación. O bien sea porque el tractor disponga de sistemas de
percepción para el reconocimiento y diferenciación entre cultivo y mala hierba que
permitan actuar sobre las electroválvulas del sistema de fumigación. Esta nueva
forma de agricultura conocida como Agricultura de Precisión está últimamente
cobrando especial importancia con el auge de la agricultura orgánica y el deseo de
reducir los productos químicos aplicados tanto a los cultivos como al medio
ambiente. En este caso las técnicas de automatización son necesarias para lograr una
aplicación selectiva y eficaz de fertilizantes y herbicidas.
De igual forma una reducción en la cantidad de fertilizantes o herbicidas mediante
una aplicación selectiva de los distintos productos o la eliminación mecánica de
algunas plagas, en función de las necesidades de cada zona del terreno, se transforma
en un beneficio directo medioambiental al disminuir la contaminación de los suelos y
las aguas.
En segundo lugar disponer de un vehículo agrícola guiado autónomamente también
permite realizar tareas que suponen otra clara repercusión positiva sobre el medio
ambiente. Una de las posibles aplicaciones de este tipo de vehículos es el diagnóstico

de la salinidad de suelo, un problema que según los expertos podría crecer en los
próximos años con el cambio climático. Por lo tanto, el tractor DÉDALO, dotado de
un sensor electromagnético móvil, podría elaborar mapas de salinidad para
determinar con mayor fiabilidad dónde y cuánto regar, reduciendo las enormes
cantidades de agua que se vierten en todo el terreno al no saber con exactitud donde
la calidad de éste es peor [ARAG07].
Por último lugar, disponer de un vehículo agrícola con navegación autónoma permite
controlar con exactitud que no haya posibles interferencias durante el cultivo,
fertilización o cualquier otra tarea agrícolas por un posible despiste o fatiga del
operario, es decir, que no se vuelva trabajar sobre terreno ya trabajado, con el
consecuente desperdicio de carburantes cuya combustión afecta negativamente al
medio ambiente. Aunque estas interferencias aparentemente son insignificantes
estudios recientes las cuantifican entre un 2 y 7% de las horas totales de trabajo en
campo.
Se puede concluir por tanto que este proyecto, dentro del marco de investigación en
sistemas de procesamiento de la información y control para vehículos de navegación
autónoma desarrollado sobre el tractor AGRIA-HISPANIA 9940 en las instalaciones
del Instituto de Automática Industrial del CSIC (Centro Superior de Investigaciones
Científicas), implica importantes beneficios sobre el medio ambiente al igual que
beneficios económicos, tal y como se analizó en el estudio económico.

Anejos 168
1.5 ANEJOS

Anejos 169
1.5 Anejos:
Índice General
Pág.
1.5.1 ANEJO I: Tablas, Diagramas, Gráficos .....................................................170
1.5.2 ANEJO II: Listado de Programas...............................................................173
1.5.3 ANEJO III: Documentación Técnica .........................................................174
1.5.4 ANEJO IV: Manuales de Usuario y Catálogos de Referencia. ................194

Anejos 170
1.5.1 ANEJO I:
Velocidades del Tractor Agria-Hispania modelo 9940 a un régimen
de motor de 3000[rpm] y ruedas 7.5x18.
MARCHA
AVANCE EN KM/H
NºMarcha /
REDUCTOR V
AGRIA-HISPANIA
9940
EMPLEO CON IMPLEMENTOS
MÁS USUALES
1 / C 1ª 1,41
2 / C 2ª 3,17
3 / C 3ª 7,18
4 / C 4ª 16,08
1 / L 5ª 2,19
2 / L 6ª 4,94
3 / L 7ª 11,18
4 / L 8ª 25,28
1 / RM I RM 1,24
2 / RM II RM 2,94
3 / RM III RM 6,7
4 / RM IV RM 14,88
IMPLEMENTOS ACCIONADOS
POR LA TOMA DE FUERZA:
Fresa-Desbrozadora-
Transplantadota-etc.
IMPLEMENTOS DE ARRASTRE:
Arados- Asurcadotes-Gradas-
Cultivadores- Segadores-
Cortacesped
TRANSPORTE: Tractor solo o con
Remolque

Anejos 171
Diagrama de selección de tuberías y mangueras:

Anejos 172
Diagrama de selección de cilindros frente a problemas de pandeo:

Anejos 173
1.5.2 ANEJO II: Listado de programas.
Los programas informáticos utilizados para la realización de este proyecto son:
Programas de simulación:
Automation Studio 5.0
Programas CAD-CAM-CAE:
CATIA V5 R15
o Módulo CAD
o Módulo de análisis
o Módulo Cinemático
ANSYS 10.0
AutoCAD 2002
Programas de ofimática:
Microsoft Word 2003
Microsoft Excel 2003
Microsoft PowerPoint 2003
Adobe Reader 2003

Anejos 174
1.5.3 ANEJO III: Documentación Técnica.
Características bomba hidráulica de engranajes interiores del
Tractor Agria-Hispania modelo 9940.

Anejos 175
Prestaciones bomba:
Curvas de Caudal y de absorción de potencia.
Rendimiento
Volumétrico[%]
Rendimiento
Total [%]
Nivel de ruido
[dB(A)]
0.96 0.9 73

Anejos 176
Características Unidad de Dirección “Orbitol” del Tractor Agria-
Hispania modelo 9940.
Válvula de dirección OIPC…/4

Anejos 177

Anejos 178

Anejos 179

Anejos 180

Anejos 181

Anejos 182
Características del Alternador del Tractor Agria-Hispania modelo
9940.

Anejos 183

Anejos 184

Anejos 185

Anejos 186

Anejos 187

Anejos 188
Características de solenoides y válvulas del bloque Hidráulico.

Anejos 189

Anejos 190

Anejos 191

Anejos 192

Anejos 193

Anejos 194
1.5.4 ANEJO IV: Manuales de Usuario y
Catálogos de Referencia.
Debido a la gran cantidad de elementos hidráulicos y eléctricos instalados en el
vehículo, y la imposibilidad de mostrar todas sus características en este documento se
recomienda consultar las siguientes referencias para la obtención de más
información.
Manual de usuario del motor Lombardini 11LD626.
Manual de Usuario Agria-Hispania 9940.
Catálogo Sun hydraulics - “Shortcut” Cartridge Catalogue, 2004.
Catálogo HAWE HYDRAULIK, 2007.
Catálogo Maiverflex, 2007.
Catálogo “Telemecanique”, 2007.

Bibliografía 195
1.6 Bibliografía:
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articulado 9940”, Vizcaya, 2000.
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[WARW06] Warwick Manufacturing Group, University of Warwick, Reino
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[WELLI04] C. Wellington and A. Stentz, Online Adaptive Rough-Terrain
Navigation in Vegetation, Proceedings of the IEEE International Conference
on Robotics and Automation, April, 2004.

Nº 2, Planos:
Índice General
Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI - PLANOS-Documento
pág.
2.1 Lista de Planos ................................................................................................... 1
2.2 Planos .................................................................................................................. 4

Lista de Planos 1
2.1 LISTA DE PLANOS
Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI - PLANOS-

Lista de Planos 2
2.1 Lista de planos:
Índice General
PLANO Nº 1.- ESQUEMA HIDRÁULICO GENERAL DEL TRACTOR
AUTOMATIZADO.
PLANO Nº 2.- ESQUEMA HIDRÁULICO GENERAL DEL TRACTOR
AUTOMATIZADO-LISTA DE ELEMENTOS.
PLANO Nº 3.- ESQUEMA BLOQUE HIDRÁULICO.
PLANO Nº 4.- ESQUEMA HIDRÁULICO TRACTOR AGRIA-HISPANIA 9940.
PLANO Nº 5.- DIMENSIONES BLOQUE HIDRÁULICO.
PLANO Nº 6.- ESQUEMA ELÉCTRICO GENERAL DEL TRACTOR
AUTOMATIZADO.
PLANO Nº 7.- ESQUEMA ELÉCTRICO TRACTOR AGRIA-HISPANIA 9940.
PLANO Nº 8.- ESQUEMA ELÉCTRICO TRACTOR AGRIA-HISPANIA 9940-
LISTA DE ELEMENTOS.
PLANO Nº 9.- CONJUNTO FRENO.
PLANO Nº 10.- CILINDRO FRENO.
PLANO Nº 11.- HORQUILLA FRENO.
PLANO Nº 12.- PEDAL FRENO.
PLANO Nº 13.- SOPORTE BASTIDOR FRENO.

Lista de Planos 3
Nº 14.- CONJUNTO EMBRAGUE.
PLANO Nº 15.- ACCIONADOR EMBRAGUE.
PLANO Nº 16.- HORQUILLA EMBRAGUE.
PLANO Nº 17.- CILINDRO EMBRAGUE.
PLANO Nº 18.- SOPORTE CILINDRO EMBRAGUE.
Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI - PLANOS-PLANO

Planos 4
2.2 PLANOS

Nº 3, Pliego de
Condiciones:
Índice General
pág.
3.1 Pliego de Condiciones Generales y Económicas ..............................................1
3.2 Pliego de Condiciones Técnicas y Particulares ................................................7
Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI - PLIEGO DE CONDICIONES-Documento

Pliego de condiciones generales y económicas 1
3.1 PLIEGO DE CONDICIONES GENERALES Y
ECONÓMICAS
Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI - PLIEGO DE CONDICIONES-

3.1 Pliego de condiciones generales
y económicas:
Índice General
Pág.
3.1.1 Pliego de Condiciones Generales.....................................................................3
3.1.2 Pliego de Condiciones Económicas .................................................................5

3.1.1 Pliego de Condiciones Generales
Este proyecto consistente en el diseño y optimización de un circuito eléctrico e
hidráulico para el control de un vehículo en modo de conducción y navegación
autónoma, se ha desarrollado bajo una serie de condiciones de condiciones generales,
de ámbito económico, técnico y normativo. Es precisamente este ámbito el que se
describe a continuación.
Desde la década de los 80´s y especialmente en nuestros días, tal y como se ha
desarrollado ampliamente en la sección 1.1.2, se están desarrollando multitud de
vehículos con un mayor o menor grado de autonomía, cuyo principal objetivo es
facilitar o sustituir al ser humano en tareas repetitivas o peligrosas en diferentes
ámbitos o sectores, y entre ellos la agricultura.
Sin embargo, esta evolución tecnológica no ha sido seguida por un desarrollo de
Normas, Leyes o Reglamentos que sean aplicables a vehículos autónomos, por lo que
el tractor Agria 9940 automatizado en el Instituto de Automática Industrial del CSIC
y el resto de los prototipos existentes no solo en España sino en el resto del mundo,
se encuentran dentro de un vacío legal. Esto es debido principalmente a la dificultad
de adjudicar responsabilidades en caso de accidente o daño a terceros.
Actualmente existe un debate muy importante sobre la adjudicación de
responsabilidades en caso de accidente entre la administración pública, las
compañías aseguradoras y los fabricantes de sistemas o vehículos autónomos, ya que
las compañías aseguradoras se plantean si asegurarán, o lo que es más importante, si
se harán cargo de los gastos en caso de accidentes producidos por sistemas
autónomos. Éstas defienden que estos gastos deben de ser pagados por los
fabricantes de los sistemas autónomos.

otra parte los fabricantes de este tipo de sistemas defienden que ellos únicamente
ponen en el mercado un producto que ayuda o sustituye a una persona, pero que es
esta persona la responsable de todo aquello que ocurra con su producto.
Por lo tanto, la situación de vacío legal en este ámbito y la dificultad de su solución,
hace que se abra un profundo debate, que debido a su complejidad no será analizado
en este proyecto sino que deberá ser analizado por la administración.
Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI - PLIEGO DE CONDICIONES-Por

3.1.2 Pliego de Condiciones Económicas
La realización de este proyecto surge como respuesta a una fuerte demanda en el
mundo de la agricultura y la jardinería, donde cada vez más labores con poco valor
añadido implican un elevado coste.
Un claro ejemplo de ello se da en explotaciones agrícolas de gran extensión, pero
sobre todo en los cada vez más abundantes campos de golf. En este tipo de negocio
el corte del césped de las distintas calles implica cerrarlas a los clientes durante un
determinado número de horas al año, que sin duda es una reducción muy importante
del beneficio anual. Es por ello que un vehículo autónomo que puede trabajar en
horas nocturnas, cuando no hay clientes, es una apuesta de futuro.
A partir de este momento la automatización de cualquier vehículo deja de ser un
mero objeto de investigación para convertirse en un producto que debe satisfacer las
necesidades del cliente, no solo en cuanto a que cumpla su función, sino también a
que no requiera investigadores especializados para su puesta en marcha y control de
su funcionamiento. Por ello las condiciones técnicas y económicas que debe cumplir
la automatización del tractor Agria 9940 son:
Sencillez, en cuanto a la facilidad de utilización y en cuanto a su instalación
en el vehículo.
Tractor con posibilidad de funcionar en dos modos de funcionamiento,
conducción convencional y navegación autónoma.
Economía del sistema, que sin duda está condicionado por el diseño y
optimización de éste, pero también por las economías de escala una vez
superada la fase de diseño.

Posibilidad de implantación del sistema de navegación y actuación en
tractores comerciales de diferentes marcas.
Sistema fiable y duradero.
Sistema con capacidad de trabajar en condiciones atmosféricas variables, con
elevada humedad relativa y con altos índices de partículas suspendidas como
puede ser el polvo de los terrenos de cultivo.
Sistema con una autonomía suficiente que permita la navegación sin
reportaje, sin recargas y sin atención en tiempos relativamente elevados.

Pliego de condiciones técnicas y particulares 7
3.2 PLIEGO DE CONDICIONES TÉCNICAS Y
PARTICULARES

3.2 Pliego de condiciones técnicas y
particulares:
Índice General
Pág.
3.2.1 Procedimiento de puesta en marcha del sistema autónomo .........................9
3.2.2 Manual del sistema hidráulico.......................................................................11
3.2.2.1 Introducción ......................................................................................11
3.2.2.2 Normas de seguridad para la parada de las máquinas ................11
3.2.2.3 Instalación..........................................................................................12
3.2.2.4 Puesta en marcha ..............................................................................13
Limpieza..................................................................................13
Alineación ...............................................................................13
Equipo eléctrico.......................................................................14
Acumuladores..........................................................................14
Rellenado de aceite..................................................................14
Dirección de rotación de la bomba..........................................15
Puesta en marcha y purgado....................................................15
Filtros y mallas filtrantes.........................................................16
Temperatura ............................................................................16
Ajuste de presión.....................................................................16
3.2.2.5 Mantenimiento ..................................................................................17
3.2.2.6 Mantenimiento preventivo y repuestos...........................................21
3.2.2.7 Localización de averías.....................................................................22

3.2.1 Procedimiento de puesta en
marcha del sistema autónomo.
El protocola de puesta en marcha del tractor para su funcionamiento autónomo es:
1) Asegurarse que el interruptor de modo de funcionamiento está en MANUAL.
2) Asegurar que la batería está cargada completamente para un correcto
funcionamiento, 12-13V.
3) Arrancar el tractor.
4) Poner el tractor en un sitio seguro.
5) Accionar el freno de mano.
6) Colocar las palancas de selección de velocidad y de selección del sentido
(adelante-atrás) y modo de marcha (lentas-largas) en punto muerto.
a) Palanca derecha⇒Dibujo Tortuga
b) Palanca de Marcha⇒Posición central en la que se permite el
movimiento derecha-izquierda de la palanca.
7) Posicionar el interruptor de modo de funcionamiento en AUTOMÁTICO.
8) Ejecutar el programa de control remoto en el portátil exterior (pinchar en el
escritorio 2 veces sobre el icono denominado REMOTO).
9) Dar al botón STOP (1 clic basta).
10) Poner la marcha manualmente⇒1ª Liebre o 2ª Caracol

11)Dar al botón STARA y se pone en marcha.
12) Pinchar en el volante para hacerlo girar a derecha e izquierda. Otra alternativa
es poner valores numéricos fijos en las ventanas TURN y DISTANCE y una
vez seleccionados dar a SEND REFERENTES.
13)Minimizar o EXIT.

3.2.2 Manual del Sistema Hidráulico
3.2.2.1 Introducción.
La finalidad de las siguientes instrucciones es la de servir de ayuda para un óptimo
funcionamiento de centrales y cilindros hidráulicos, minimizando así los problemas
que puedan surgir.
Para obtener un correcto funcionamiento y una seguridad de operación, es importante
leer y seguir cuidadosamente las siguientes instrucciones. Estas instrucciones deben
considerarse aplicables a sistemas hidráulicos utilizados en ambientes con
temperaturas entre 10ºC y 30ºC, aproximadamente. Bajo otras condiciones de
trabajo, tales como temperaturas ambiente extremas, atmósfera húmeda o polvorienta
u otras condiciones especiales, se recomienda consultar a un departamento técnico
especializado.
3.2.2.2 Normas de seguridad para el paro de
máquinas.
En caso de paro de la máquina, seguir los siguientes pasos de seguridad:
1. Asegurar manualmente todos los actuadores.
2. Descomprimir todo el sistema.
3. Vaciar todo los acumuladores.
4. Aislar el sistema de control eléctrico.
5. Parar el motor del tractor.
3.2.2.3 Instalación

instalaciones deben efectuarse de acuerdo con el diagrama de tubería existente
en el esquema hidráulico.
Las tuberías no deben trasmitir esfuerzos mecánicos. Ni a los componentes ni a la
central hidráulica; deben estar firmemente sujetas para eliminar vibraciones o
movimientos y, además, presentar una apariencia atractiva. Por otro lado, recordar
que los racores son elementos de montaje y no sujeciones de tubo.
Los tubos flexibles deben instalarse de acuerdo con las especificaciones del
diagrama. Los tubos flexibles no admiten codos de pequeño radio ni esfuerzos
torsionales. Por tanto, el radio de curvatura debe ser elegido asegurándose de que el
tubo flexible puede moverse libremente. La tabla siguiente puede utilizarse para
calcular el mínimo de radio de curvatura:
Las tuberías de drenaje se llevaran hacia el depósito, por encima del nivel de aceite.
No deben tener ninguna comunicación con tuberías de presión o descarga, para evitar
variaciones en las presiones taradas o retardo en el cambio de posiciones de las
electroválvulas.
Antes de conectar la central hidráulica y el panel de válvulas con el resto del sistema
se debe realizar una inspección, asegurándose de que las tuberías entre la central
hidráulica y los actuadores están completamente limpias.
Para las válvulas direccionales la posición de montaje es, generalmente, indiferente.
Las electroválvulas montadas verticalmente, con el solenoide colgando, acusan un
retardo en el tiempo de cambio de posición de servicio y, por ello, se procura elegir
la posición horizontal. Las electroválvulas con conexión de drenaje deberán montarse
siempre horizontalmente para conseguir un rápido cambio de posiciones.
Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI - PLIEGO DE CONDICIONES-Las

válvulas de presión se montara verticalmente, con el mecanismos de taraje hacia
arriba u horizontal. Para los presostatos, la posición la posición de montaje es
indiferente.
3.2.2.4 Puesta en marcha
Limpieza.
Se debe comprobar que no hay algún cuerpo extraño haya podido introducirse en el
sistema, y que las cubiertas, tapones protectores, filtros de aire, etc..., que hayan
podido ser desmontados durante la instalación, hayan sido colocados de nuevo
correctamente.
En los depósitos pintados por dentro, hay que comprobar, en toda la instalación, si
los dispositivos hidráulicos están equipados con juntas resistentes al fluido
empleado; este control debe extenderse también a manguitos roscados y bridas.
Alineación.
Debe ser comprobada la alineación mecánica de la bomba, motores, cilindros, etc. La
bomba y el motor eléctrico que fueron alineados cuidadosamente en fabrica pueden
haberse desalineados durante el transporte o bien al fijar el grupo sobre una
superficie desigual. La alineación debe ser comprobada tal y como sigue:
ACOPLAMIENTOS DE CADENA MAX: 0.5º MAX: 0.26mm
ACOPLAMIENTOS DENTADOS MAX: 2º MAX: 0.4mm
Una alineación cuidadosa da larga vida al acoplamiento bomba-motor. Por tanto,
recomendamos que se haga la alineación con una precisión por encima de los valores
indicados.
Equipo eléctrico.
Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI - PLIEGO DE CONDICIONES-Las

que el voltaje corresponde a los de todos los componentes electro-hidráulico.
Acumuladores.
Los acumuladores siempre deben cargarse de nitrógeno y es conveniente anotar la
presión previa de gas en el acumulador (por ejemplo, mediante un adhesivo).
Cargar a la presión indicada en el diagrama y comprobar en intervalos regulares que
no haya caída de presión. Un acumulador no trabaja satisfactoriamente si la presión
de prellenado no es la correcta. Recuerde que los sistemas con acumulador pueden
trabajar aun cuando estén desconectados del suministro de corriente. Por lo tanto, en
las inspecciones y en las posiciones de paro, el acumulador debe ser vaciado de su
aceite para prevenir posibles accidentes.
Relleno de aceite.
Utilice solamente el tipo de aceite indicado en el orificio de llenado. Recomendamos
utilizar un equipo combinado de llenado y filtrado. La malla del orificio de llenado
no debe ser desmontada nunca. El llenado debe efectuarse solamente cuando los
pistones de todos los cilindros están retraídos.
Cuando el nivel del fluido descienda durante la puesta en marcha o debido a la purga
de aire del circuito, rellene a nivel normal. Los depósitos Standard contienen el
volumen nominal de aceite cuando este llega al nivel superior. El volumen máximo
que puede sacarse es el 35% del volumen nominal.
Mientras que para las bombas, la unidad de filtraje la indican los diferentes
fabricantes (según nuestra experiencia un filtraje de 25 micras es suficiente), para el
resto de los componentes instalados en los equipos bastara con una unidad de filtraje
de 100 micras. Estos valores no son validos naturalmente para los sistemas de
electroválvulas.
Dirección de rotación del eje de la bomba.
Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI - PLIEGO DE CONDICIONES-Compruebe

que la dirección de rotación corresponde a la dirección de la flecha
marcada en la bomba. Las bombas normales giran a derechas (en el sentido de las
agujas del reloj) observando a la bomba desde el extremo del eje. El giro a izquierdas
se suele indicar con una “L” o “LH” en el código de identificación.
Puesta en marcha y purgado.
Un procedimiento de puesta en marcha incorrecto puede ocasionar la destrucción de
la bomba en pocos segundos. Por tanto, deben seguirse cuidadosamente las
instrucciones siguientes:
Las bombas de engranajes están diseñadas para arrancar en carga, y por tanto, deben
arrancar con una presión moderada. Es importante cuando la bomba es nueva que
arranque sin contrapresión, a fin de que pueda expulsar el aire del sistema. De otra
forma, la bomba podría no aspirar aceite y se destruiría por falta de lubricación. Por
tanto, compruebe que las válvulas direccionales están en posición de descarga al
tanque. Si la bomba debe arrancar contra una válvula de centro cerrado, un
acumulador cargado o una válvula antirretorno cargada, en la línea de presión debe
colocarse una válvula de purga automática tipo ABT. Si tal válvula no existiera en el
circuito, debe aflojarse un racor y no debe apretarse hasta que no fluya un chorro de
aceite constante y transparente. Arranque el motor sin dejarle alcanzar las
revoluciones de régimen y si la bomba no aspira aceite inmediatamente pare el motor
en seguida. Esto se repite en intervalos hasta que la bomba esté cebada. Si la bomba
no se ceba se la puede llenar con aceite limpio.
Opere todos los cilindros uno por uno y purgue cuando sea necesario. Vigile el nivel
de aceite en el depósito. Antes de utilizar un sistema hidráulico todo el aire debe ser
expulsado del sistema. Si no se hace esto el ajuste debe resultar difícil o imposible.
En el caso de sistemas pequeños, el purgado normalmente puede efectuarse operando
los cilindros una o dos veces en toda su carrera, con una pausa de 2-3 segundos,
aplicando máxima presión en los extremos de sus carreras.
Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI - PLIEGO DE CONDICIONES-Compruebe

y mallas filtrantes.
Los filtros y mallas filtrantes deben limpiarse frecuentemente durante el periodo de
rodaje y después a intervalos dictados por la experiencia, según las condiciones del
sistema. En caso de que disponga de un equipo llenado filtraje, es recomendable el
usarlo durante algunos días como filtro continuo de circulación.
Temperatura.
Cuando el sistema haya funcionado de 6 a 8 horas en condiciones normales de
trabajo, compruebe que no se hayan producido recalentamientos de cojinetes,
retenes, aceite, motores eléctricos, solenoides, etc.
Debido a que casi todas las perdidas de rendimiento de un sistema hidráulico se
trasforman en calor, es natural que el aceite se caliente. Sin embargo, la temperatura
del aceite en el tanque no debe sobrepasar los 65ºC (150º F). Excepcionalmente
algunos sistemas hidráulicos pueden diseñarse para temperaturas de funcionamiento
más altas.
Ajuste de presión.
La presión se ajusta mediante la válvula de seguridad del sistema u otro dispositivo
limitador de presión.
Para evitar accidentes involuntarios durante la puesta en marcha, las válvulas
limitadoras de presión deben tararse a un valor bajo (10 Bar).
Naturalmente, las válvulas limitadoras de presión para acumuladores, que a causa de
su taraje de valor fijo previamente determinado no permiten modificación alguna,
quedan exceptuadas. Estando funcionando el sistema a esa baja presión, debe
purgarse de aire continuamente, observando si el nivel de aceite en el depósito baja
del mínimo fijado y rellenarlo a tiempo si fuera preciso.
Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI - PLIEGO DE CONDICIONES-Filtros

la presión de trabajo ha sido alcanzada y la comprobación del
funcionamiento del sistema ha sido satisfactoria se ajustan los presostatos,
interruptores flotantes, termostatos,..etc. Todas las regulaciones llevadas a cabo
deben expresarse en un protocolo de aceptación.
La presión no debe nunca sobrepasar la máxima indicada en el diagrama del circuito.
Cuando se ajuste la presión por medio de una válvula de seguridad pilotada debe
tenerse cuidado en ajustar la presión un poco más alta que la presión necesaria del
sistema. Por ejemplo, si 90 kg/cm2 son necesarios para efectuar un trabajo
determinado, la válvula de seguridad debería ajustarse en torno a 105 y 110 kg/cm2.
Si la válvula se ajusta a una presión más alta, el sistema queda expuesto a una
presión mayor que la necesaria, con el riesgo de una vida más corta.
Por otra parte, la válvula de seguridad nunca debe ajustarse al mismo valor que la
presión de trabajo, ya que esto acarrearía pérdidas de aceite, con el consiguiente
calentamiento del mismo.
Cuando el ajuste de presión haya sido realizado, recomendamos precintar los
tornillos de ajuste para prevenir en el que personas no autorizadas alteren el ajuste
del sistema.
3.2.2.5 Mantenimiento.
Los problemas de mantenimiento y, en particular, los de la conservación preventiva
deben ya considerarse en la fase de proyecto. Colocando llaves de cierre delante de la
bomba, o de las placas colectoras, se puede evitar que, en reparaciones, haya de
vaciar todo el depósito de aceite o surjan pérdidas de aceite innecesarias, con las
consecuencias ligadas a ello.
Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI - PLIEGO DE CONDICIONES-Cuando

de manutención.
Se recomienda preparar, ya en la puesta en marcha, un libro de manutención que
pasara luego a cargo del personal de mantenimiento. La información archivada debe
contener:
Descripción de los síntomas detectados y fecha.
Descripción de la investigación preliminar y sus resultados.
Explicación de la acción tomada, piezas de repuesto requeridas, fechas en que
las reparaciones fueron efectuadas y tiempo que se invirtió.
Información sobre las fechas de cambio de fluido, cartucho de recambios para
el filtro y limpieza de filtros de aspiración.
Estos informes, si se analizan frecuentemente, indicaran los lugares que
requieran atención especial, así como problemas repetitivos que podrán ser
anticipados y corregidos antes de que se produzca una avería.
Nivel de aceite.
En los períodos iniciales, el nivel de fluido en el tanque debe ser comprobado
frecuentemente hasta que la experiencia nos muestre que este control puede
espaciarse a intervalos superiores.
Filtros.
Durante la puesta en marcha, los filtros deben comprobarse y limpiarse, si fuera
preciso en intervalos de 2 a 3 horas. Después deben limpiarse diariamente y al cabo
de una semana, según haga falta los filtros de aspiración deben atenderse con
especial cuidado. Después de transcurrido el período de rodaje, deben limpiarse o
comprobarse una vez a la semana, por lo menos. Es necesario que el aceite se
mantenga a un máximo de limpieza.
Cambio de aceite.
Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI - PLIEGO DE CONDICIONES-Libro

primer cambio de aceite dependerá de las condiciones de trabajo y del
envejecimiento del aceite. En las instalaciones pequeñas, en las que la relación del
caudal de la bomba con el depósito es de, aprox. 1:3, el primer cambio deberá
hacerse después de 50 a 100 horas de servicio desde la puesta en marcha. En
instalaciones grandes, después de 2000 ó 2500 horas de servicio y los posteriores
cambios de aceite pueden hacerse entre 3000 ó 5000 horas de servicio e incluso más
tiempo si el aceite se va limpiando y supervisando continuamente.
Es recomendable, no obstante, que se cambie el aceite después de 10000 horas en
instalaciones grandes y después de unas 5000 horas de trabajo en instalaciones
pequeñas.
Por último, recordar que el aceite muy envejecido o sucio no mejora añadiéndole
aceite nuevo. Es más económico vaciar la instalación en estado caliente y llenarla
con aceite nuevo.
En circuitos de gran capacidad o instalaciones que ocupan un lugar estratégico dentro
de la producción de la empresa, se recomienda llevar un control de análisis del
lubricante, que posibilite establecer correctamente los períodos de cambio de las
cargas de aceite, a la vez que sirva de herramienta útil para el mantenimiento
preventivo, al analizar datos tales como metales de desgaste, contagio de partículas
de contaminación, etc.
Elección del fluido.
Descripción:
El aceite a emplear en los equipos Hidraflex deberá estar formulado con base
parafínica de alta calidad, químicamente estable, que, combinado con aditivos
especiales, le confieren las propiedades especificas requeridas a un fluido hidráulico
antidesgaste de alta calidad.
Propiedades:
Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI - PLIEGO DE CONDICIONES-El

poder de emulsividad, elevada resistencia a la formación de espuma, alto poder
antidesgaste, resistencia a la formación de depósitos, protección contra la herrumbre
y corrosión, alta resistencia a la oxidación y excelente comportamiento frente a las
juntas y elastómeros.
Especificaciones:
El aceite a utilizar deberá cumplir con las siguientes especificaciones:
• ISO 3448 HM/HDF/HV
• DIN 51.524 Part. 2 Clase HLP.
Características Físico-Químicas:
Acumuladores.
La presión de nitrógeno en los acumuladores, debe comprobarse periódicamente y,
para ello, el acumulador debe vaciarse de aceite previamente y quedar sin presión.
Temperatura.
La temperatura no sólo debe controlarse en el depósito de aceite, sino también en
otros puntos del sistema, y como en los rodamientos de las bombas, etc. Un aumento
de temperatura significa que hay desgaste (fricción) y que existe una transformación
de la energía hidráulica en calor.
Las temperaturas hasta 60ºC son normales, pero no es conveniente que alcance 70ºC
y mucho menos pasar de este valor si se quiere alargar la vida del aceite.
Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI - PLIEGO DE CONDICIONES-Gran

principal y de mando.
Deben comprobarse como máximo cada semana. Los diferentes ajustes de presión se
deben anotar en el libro de manutención. Una corrección frecuente de presión debe
significar, por ejemplo, un desgaste en la válvula limitadora de presión y la necesidad
de sustituirla.
Funcionamiento.
Para obtener un funcionamiento satisfactorio de la valvulería es imprescindible que
al efectuar una reparación se tengan en cuenta las prescripciones de servicio que
acompañan al dispositivo o las indicaciones de la correspondiente hoja de catálogo.
Al montar y desmontar las piezas interiores, éstas deben mantenerse siempre limpias.
El fluido empleado y su grado de limpieza deben ser equivalentes al recomendado en
las hojas de datos. Las necesidades de manutención y servicio dependerán,
fundamentalmente, de las condiciones ambientales bajo las que deban trabajar los
sistemas hidráulicos, si bien es interesante que las válvulas sean controladas a
intervalos regulares de tiempo en cuanto a su funcionamiento y estanqueidad tras la
puesta en marcha.
3.2.2.6 Mantenimiento preventivo y repuesto
Como se ha dicho antes, la vida de los sistemas hidráulicos viene dada por una
duración de los elementos mecánicos.
En las bombas son los rodamientos, cuya duración esta limitada entre 5000 y 10000
horas de trabajo, quienes pueden orientarnos normalmente.
En las válvulas de duración depende la cantidad de conexiones. Hasta 10 millones de
conexiones no son raras. La vida de las válvulas de presión varia según la duración
de la solicitud, es decir, el tiempo durante el que se deriva el aceite de presión. Como
este tiempo es, por lo general, es muy difícil de terminar, puede tomarse sólo como
base el tiempo de funcionamiento de la instalación. En algunos casos se recomienda
Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI - PLIEGO DE CONDICIONES-Presión

previsoramente las válvulas de presión después de unas 2000 a 3000 horas
de trabajo de instalación.
Los repuestos deben almacenarse en un lugar seco, sin humedad ambiental. El lugar
de almacenaje debe estar libre de productos corrosivos o vapores oxidantes. El
correcto almacenamiento de las válvulas debe ser controlado periódicamente.
Para el almacenaje durante un tiempo superior a tres meses, las válvulas deberán
llenarse con aceite de conservación y cerrarse.
3.2.2.7 Localización de averías
Reglas generales.
Una bomba suministra el caudal, pero debe haber una resistencia a la salida para dar
origen a una presión. Comprobar hacia donde se dirige el fluido.
Si un receptor no se desplaza o se desplaza con poca velocidad es que el fluido
circula por una derivación por alguna otra parte del circuito. Seguir este caudal,
desacoplar las tuberías si es necesario.
Ruido excesivo
a) Cavitación:
Filtro de aspiración obturado total o parcialmente.
Cuerpos extraños en la tubería de aspiración.
Viscosidad del aceite muy elevada a la temperatura de funcionamiento.
Temperatura de funcionamiento demasiada baja (ocasionando exceso de
viscosidad) o demasiada alta (ocasionando vaporización).
Velocidad de rotación excesiva.
Nivel de aceite demasiado bajo.
Tubería de aspiración demasiado estrecha, demasiado larga o con
irregularidades en su recorrido (codos, cambios bruscos de sección, válvulas
de asiento, etc.)
Válvulas medio cerradas en la tubería de aspiración.
Depósito con filtro de aire demasiado pequeño o bloqueado.
Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI - PLIEGO DE CONDICIONES-cambiar

La bomba aspira aire:
El nivel de aceite demasiado bajo, no cubriendo suficientemente la boca de
aspiración.
Conexionado no estanco en tubería de aspiración.
Retén de salida del eje estropeado.
Emulsión del aceite (formación de espuma) por desbocar las líneas de retorno
por encima del nivel del líquido.
Tubería de aspiración estropeada.
Retenes no estancos en los vástagos de los cilindros.
c) Otros casos.
Paletas desgastadas.
Anillo u otra pieza sometida a rozamiento, desgastado o dañado.
Mal alineamiento del eje.
Rodamiento desgastado o defectuoso.
Acoplamiento falto de engrase o averiado.
d) Ruido excesivo o vibraciones en la válvula de seguridad
Válvula demasiada pequeña para el caudal que elimina.
Obturador de la tapa –o su asiento- desgastado o defectuoso.
Presión excesiva en la línea de retorno.
Tubería de venting demasiado larga o demasiado ancha (la adicción de un
estrangulamiento puede ser útil)
Taraje de la válvula demasiado próximo al de otra válvula del circuito
(conviene que la diferencia no sea inferior a 10 kg/cm2).
Débil presión –presión insuficiente o irregular:
a) Mal funcionamiento de la válvula de seguridad o de otra válvula – reductora
o secuencial- que gobierne la presión del circuito (compruébese si la
Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI - PLIEGO DE CONDICIONES-b)

principal y obturador de la tapa pueden desplazarse correctamente y
si el obturador y su asiento no están marcados o desgastados.
b) Impurezas en el fluido que tienden a mantener la válvula de seguridad
parcialmente abierta (posible obstrucción del orificio practicando en el cuerpo
de la corredera principal).
c) Valor de taraje demasiado bajo en la válvula de seguridad.
d) Conexión a “venting” parcialmente abierta en la válvula de seguridad.
e) Línea de drenaje no conectada abiertamente al depósito, en una válvula
reductora.
Ninguna presión:
a) Mal funcionamiento de la bomba.
b) Distribuidor no mandado: fallo eléctrico del contacto de fin de carrera o relé;
presión de pilotaje insuficiente; dispositivo de seguridad no mandado.
c) Distribuidor averiado (fallo del solenoide, corredera encallada, varillas de
mando en mal estado).
d) Bloque de los mecanismos accionados por el receptor.
e) Presión de servicio demasiada baja.
f) Cilindro o motor desgastado o dañado.
g) El receptor se desplaza anormalmente y poca velocidad:
h) Presencia de aire en el fluido
i) Nivel aceite demasiado bajo.
j) Viscosidad del fluido demasiado elevada.
k) Fugas internas en el receptor o en las válvulas.
l) Bomba desgastada.
m) Velocidad de rotación insuficiente.
n) Distribuidor averiado.
o) Tuberías defectuosas u obstruidas.
p) Regulador de caudal desgastado o atascado.
El cilindro no se mantiene en su posición de paro:
a) La corredera de un distribuidor no alcanza correctamente su posición centro.
Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI - PLIEGO DE CONDICIONES-corredera

Desgastes en la corredera o en el cuerpo del distribuidor.
c) Fugas interiores en el cilindro.
d) Corredera inadecuada al circuito por sus conexiones en posición central.
e) La válvula de equilibrado no soporta la carga debido a:
-Estar tarada a una presión demasiado baja.
-Suciedad en el antirretorno incorporado a la válvula.
-Desgaste del cuerpo de válvula o de la corredera principal.
Funcionamiento prematuro de una 2ª operación mandada por una válvula de
secuencia:
a) Taraje de la válvula demasiado bajo.
b) Esfuerzos demasiado elevados en el circuito primario.
c) Fuerzas de inercia importantes en los órganos mandados por el circuito
primario.
Funcionamiento lento o nulo de una 2ª operación mandada por una válvula de
secuencia:
a) Taraje de la válvula demasiado alto.
b) Taraje de la válvula demasiado próximo al de la válvula de seguridad
(conviene que la diferencia no sea inferior a 10 kg/cm2).
c) Corredera encallada.
El circuito se calienta:
a) El agua está cortada en la llegada del intercambiador de calor o bien este
último está obstruido.
b) Funcionamiento permanente de la válvula de seguridad por esfuerzo excesivo
en el receptor por fallo de alguna válvula de descarga o de
c) algún distribuidor (compruébese si los resortes de centrado actúan
correctamente) por insuficiente presión de pilotaje en una válvula de descarga
o a causa de una viscosidad de aceite demasiado elevada.
Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI - PLIEGO DE CONDICIONES-b)

Fugas internas y externas demasiado importantes. Verificar los valores de las
fugas a la salida de los motores y los cilindros, puede ocasionarlo una
viscosidad del fluido demasiado baja.
e) Temperatura ambiente muy elevada.
f) Poca ventilación.
g) Válvulas de regulación de caudal mal ajustadas
h) Refrigerador demasiado pequeño.
i) Antirretorno del refrigerador tarado demasiado bajo.
Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI - PLIEGO DE CONDICIONES-d)

Nº 4, Presupuesto:
Índice General
pág.
4.1 Recursos y medidas .............................................................................................1
4.2 Presupuesto general.............................................................................................8
Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI - PRESUPUESTO-Documento

Recursos y Medidas 1
4.1 RECURSOS Y MEDIDAS
Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI - PRESUPUESTO-

4.1 Recursos y medidas:
Índice General
Pág.
4.1.1 Vehículo comercial.............................................................................................3
4.1.2 Horas de Ingeniería ...........................................................................................3
4.1.3 Componentes hidráulicos..................................................................................5
4.1.4 Componentes eléctricos .....................................................................................5
4.1.5 Piezas de instalación ..........................................................................................6
4.1.6 Sensorización y sistema de control y posicionamiento ...................................7

recursos empleados en este proyecto se clasifican en horas de ingeniería,
componentes hidráulicos, componentes eléctricos y piezas de implementación.
Como este proyecto se enmarca dentro de un sistema de navegación autónoma
también se considerarán todos los gastos incurridos durante la fase de sensorización
y la fase de creación del programa de control y posicionamiento.
No se ha de olvidar que todos los sistemas van montados e instalados sobre el tractor
comercial Agria-Hispania 9940, que supone el recurso material utilizado de mayor
valor.
4.1.1 Vehículo comercial
Como se ha mencionado a lo largo de todo el proyecto, los diferentes sistemas de
actuación, sensorización y control han sido implementados sobre un tractor
comercial articulado de pequeño tamaño.
El coste de este vehículo incluyendo el precio y los diferentes impuestos y gastos
para su utilización en terreno público asciende a 25000€.
4.1.2 Horas de Ingeniería
Las horas de ingeniería se desglosan en dos conceptos. Horas dedicadas directamente
en este proyecto al diseño y montaje o fabricación del sistema hidráulico, sistema
eléctrico y piezas de implementación. A estas horas de ingeniería se añaden las
horas de supervisión dedicadas por los responsables de los distintos departamentos.
Se estiman que se han utilizado como horas de supervisión un 5% de las horas
directas empleadas.
En la Tabla 1 se recogen las horas de ingeniería empleadas.
Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI - PRESUPUESTO-Los

de Ingeniería
Personal Nº Horas
Proyectista [Blázquez] 450
Responsables Departamentos 75
TOTAL 525€
Tabla 1- Horas de Ingeniería
Para poder calcular el coste que significan estas horas se ha calculado que el número
de día efectivos anuales es de 210días, que es el resultado de la diferencia del
número de días anuales menos días festivos, periodo vacacional, media de días
perdidos por enfermedad,…
Considerando la jornada laboral de 8 horas diarias se obtiene que el número de horas
efectivas al año es 1680horas.
A su vez, los costes medios de ingeniería anuales son de 55000€, incluyendo sueldo
bruto más pagos a la seguridad social.
El coste horario de ingeniería es:
55000€ de coste anual / 1680 horas por año »33€
El coste total de horas de ingeniería es 33€ × 525horas = 17325€
Es muy importante recordar que este precio corresponde a la adjudicación de todos
los costes de ingeniería a un único tractor (el prototipo), pero que si este sistema sale
adelante sería amortizado en los diferentes vehículos fabricados. Por esto se
considerará que la previsión de ventas mínimas es de 10vehículos, lo que hace que
corresponda un total de aproximadamente 1700€ por tractor.
Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI - PRESUPUESTO-Horas

4.1.3 Componentes Hidráulicos
Este recurso corresponde a las distintas piezas o elementos que se han instalado en el
sistema hidráulico, quedando desglosados en la Tabla 2 de la siguiente manera:
Componentes Hidráulicos
Concepto Cantidad Coste
Bloque Electroválvulas 1 3000€
Cilindro Freno 1 330€
Cilindro Embrague 1 330€
Limitador de Presión 1 88€
Antirretorno pilotado en
línea
1 292€
Acumulador 1 40€
Bloque Aperos 1 300€
Tubos y Latiguillos - 300€
Racores y Accesorios - 50€
TOTAL - 4730€
Tabla 2-Coste Componentes Hidráulicos
4.1.4 Componentes Eléctricos
Este recurso corresponde a las distintas piezas o elementos que se han instalado en el
sistema eléctrico, quedando desglosados en la Tabla 3 de la siguiente manera:
Componentes Eléctricos
Actuador lineal Acelerador 1 452€
Solenoide Parada 1 52€
Seta Emergencia 1 70€
Interruptor de Modo 1 14€

Pulsadores Aperos 1 36€
Bloque fusibles/Fusibles 1 15€
Diodos 6 3€
Cables 10m 20€
Accesorios - 20€
TOTAL - 634€
Tabla 3- Coste Componentes Eléctricos.
4.1.5 Piezas de Instalación
Este recurso corresponde a las distintas piezas o partes de mecanismos que han sido
necesarias diseñar y fabricar especialmente para poder acoplar los distintos
actuadores al tractor Agria 9940, quedando desglosados en la Tabla 4 de la siguiente
manera:
Piezas de Implementación
Soporte Bastidor freno 1 30€
Horquilla Freno 1 32€
Modificación Pedal Freno 1 25€
Modificación Accionador Embrague 1 28€
Horquilla Embrague 1 32€
Soporte Cilindro Embrague 1 45€
Soporte Bloque de Válvulas 1 15€
Camisa-Cable Acero
(Acelerador/Parada)
2 10€
Piezas Extras(Tornillos, pasadores,
tuercas,…)
- 20€
TOTAL - 237€
Tabla 4- Coste Piezas de Implementación.
Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI - PRESUPUESTO-Botonera

4.1.6 Sistemas de sensorización, Control y
Posicionamiento
Los costes de los sistemas de sensorización, control y posicionamiento, al igual que
los desarrollados anteriormente, están también compuestos por recursos materiales y
por gasto en horas de desarrollo e ingeniería. Debido a la gran complejidad de los
elementos instalados, el tiempo invertido en el desarrollo, y dado que no se encuentra
dentro de los límites de este proyecto no se ha procedido al estudio pormenorizado
de los diferentes costes incurridos. Sin embargo, estos costes han sido
proporcionados por el departamento competente del Instituto de Automática
Industrial del CSIC, ascendiendo a una cantidad por vehículo de 6000€.

Presupuesto General 8
4.2 Presupuesto General:
Tras el análisis de costes calculados anteriormente, el presupuesto general es el
indicado en la Tabla 5.
Presupuesto General
Concepto Coste %Coste Total
Tractor Agria 9940 25000€ 65.3%
Horas Ingeniería 1700€ 4.4%
Componentes Hidráulicos 4730€ 12.3%
Componentes Eléctricos 634€ 1.6%
Piezas de Implementación 237€ 0.6%
Sistemas de Sensorización,
Control y Posicionamiento
6000€ 15.7%
TOTAL 38300 € 100%
Tabla 5-Presupuesto General
Un porcentaje muy elevado del coste del tractor autónomo es el propio vehículo
agrícola que corresponde con un 65.3%, representando por tanto el sistema de
navegación autónoma un porcentaje del 34.7%, equivalente a13300€.

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