Un modelo de simulación para predecir el rendimiento de tracción de la combinación tractor-remolque agrícola bajo distintas condiciones de operación

Por qué llevar cosechas por un campo es un problema mayor de lo que parece

Transportar la cosecha desde el campo hasta el almacén o la fábrica puede parecer una tarea rutinaria, pero consume silenciosamente una gran parte del combustible, el tiempo y el desgaste de la maquinaria de una explotación. A medida que las fincas crecen y los campos se extienden sobre terrenos ásperos, arenosos o recuperados, los tractores deben remolcar semi-remolques más pesados a mayores distancias y por suelos más exigentes. Este estudio examina ese trabajo cotidiano, usando un modelo por ordenador para predecir cómo se comportará un tractor que arrastra un semi-remolque en distintos suelos, con diferentes cargas y con distintas elecciones de tractor y neumáticos. El objetivo es ayudar a agricultores y diseñadores a trasladar más cosecha con menos combustible, manteniendo las máquinas estables y seguras.

Una pista de pruebas digital para tractores y remolques

Los investigadores construyeron una simulación que trata al conjunto tractor–semi-remolque como un único sistema que se desplaza sobre el suelo. En lugar de realizar numerosas y costosas pruebas de campo, los usuarios introducen en una herramienta informática los datos clave: firmeza del suelo, tamaño y tipo de tracción del tractor, tipo de neumático, carga del remolque y velocidad de desplazamiento. Detrás de escena, ecuaciones de mecánica vehicular y ciencia del suelo estiman cuánta fuerza de tracción se necesita en el enganche, cuánta potencia debe entregar el tractor, con qué eficiencia esa potencia se convierte en trabajo útil y cuánto combustible se consumirá. El mismo modelo también sugiere detalles prácticos de diseño del remolque —como dimensiones de la caja, disposición de ejes y cuánto peso se transfiere al tractor— de modo que un conjunto de entradas proporciona tanto orientación de rendimiento como de diseño.

Cómo el suelo, el deslizamiento y la carga cambian el trabajo

El estudio muestra que el terreno bajo las ruedas es tan importante como el motor bajo el capó. En suelos firmes y cohesivos los neumáticos agarran bien, por lo que el tractor puede tirar con más fuerza pero también debe aportar más potencia y combustible para mover una carga pesada. En suelos arenosos sueltos, la adherencia es pobre: el remolque resulta más fácil de remolcar en términos de fuerza, pero las ruedas patinan más y la eficiencia global cae. El deslizamiento de las ruedas —la diferencia entre la velocidad de giro de las ruedas y la velocidad real del tractor— emerge como un ajuste clave. El modelo encuentra un “punto óptimo” alrededor del 10–20 % de deslizamiento donde el tractor convierte el combustible en avance con mayor eficiencia; un deslizamiento demasiado bajo desaprovecha la adherencia potencial, y uno demasiado alto remueve el suelo sin mover la carga de forma eficiente.

Elegir el tractor, los neumáticos y el tamaño del remolque adecuados

Las distintas elecciones de equipo también moldean el rendimiento. Los tractores con tracción a las cuatro ruedas generalmente manejaron el mismo semi-remolque con menor fuerza de tracción y menor demanda de potencia que las máquinas de tracción a dos ruedas, especialmente a velocidades superiores, aunque los tractores de dos ruedas a veces mostraron una eficiencia numérica ligeramente mayor. Los neumáticos radiales, que flexan más y distribuyen mejor la huella de contacto, ofrecieron mejor agarre y menor resistencia a la rodadura que los neumáticos convencionales de lona cruzada, mejorando la eficiencia de tracción pero a costa de un uso de combustible algo mayor en los escenarios estudiados. Incrementar la carga útil del remolque aumentó previsiblemente la fuerza de tracción, la demanda de potencia, el consumo de combustible y la cantidad de peso transferido al tractor, a la vez que erosionó gradualmente la eficiencia de tracción. El modelo ayuda a identificar rangos de carga y relaciones de transferencia de peso que mantienen la combinación estable y dentro de límites recomendados.

Poner a prueba el modelo con tractores reales

Para comprobar si los resultados virtuales se corresponden con el comportamiento real, el equipo comparó las predicciones del modelo con datos oficiales de ensayo para cuatro tractores de producción de dos fabricantes importantes operando con un semi-remolque. Para un rango de resistencias del suelo, la potencia en la barra de tiro simulada —la potencia realmente disponible en el enganche— osciló entre aproximadamente 31 y 105 caballos y normalmente utilizó entre el 62 y el 74 % de la capacidad nominal en barra de cada tractor en suelos firmes. Las comprobaciones estadísticas mostraron una fuerte correlación entre la potencia predicha y la medida, con una dispersión moderada en los errores. Si bien el modelo asume condiciones estacionarias y suelo uniforme, y se beneficiaría de más ensayos en campo, ya reproduce las principales tendencias que los ingenieros esperan cuando varían la resistencia del suelo, la velocidad, el deslizamiento y la carga.

De las ecuaciones a las decisiones diarias

En términos sencillos, este trabajo transforma una mezcla compleja de suelo, máquina y carga en una herramienta práctica de planificación. Agricultores, contratistas y diseñadores pueden usar la hoja de cálculo y la interfaz gráfica del modelo para “probar” distintas configuraciones tractor–remolque en el ordenador antes de invertir en equipo o combustible. Al mostrar cómo los cambios en el tipo de suelo, la elección de neumáticos, la configuración de tracción, la velocidad y la carga afectan la fuerza de tracción, la demanda de potencia y el coste en combustible, el modelo apunta a combinaciones que mueven la misma cosecha con mayor eficiencia y seguridad. Aunque todavía no puede captar cada bache, surco o charco en un campo real, ofrece una guía realista y fácil de usar para diseñar y operar sistemas tractor–semi-remolque bajo una amplia gama de condiciones agrícolas.

Cita: Fouda, T., Hegazy, R. & Alhamshary, K. A simulation model to predict agricultural tractor-semi-trailer combination traction performance under different operating conditions. Sci Rep 16, 13000 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-47522-6

Palabras clave: transporte agrícola, tractor remolque, tracción en suelo, consumo de combustible, diseño de maquinaria agrícola