Diseño de la sembradora

La investigación se llevó a cabo en el INIFAP-Campo Experimental Pabellón, Aguascalientes, México, durante 2016, 2017 y primer semestre de 2018. Inicialmente, se establecieron las condiciones de diseño que la sembradora debía cumplir, como establecer siembras monograno de semillas de tamaño medio como maíz y frijol, regular la distancia entre semillas en el rango de 10 a 30 cm con variaciones intermedias, regular la profundidad de siembra de acuerdo con las necesidades agronómicas de la semilla, formar una cama de siembra de 15 cm de altura y ancho equivalente a la trocha de un tractor categoría II (1.52 m en promedio) (ya que son los más comunes en México) (^{Ayala-Garay et al., 2013}), distribuir sobre la cama cuatro hileras de semillas separadas a una distancia de 30 cm, depositar fertilizante sólido y granulado al costado de la línea de siembra y enterrado 5 cm, y formar piletas en los costados de la cama de siembra para que el agua de lluvia pueda estancarse.

Una vez detectada la necesidad de desarrollar una sembradora e identificar las características de funcionamiento, se siguieron las etapas que comprende el diseño en ingeniería mecánica: 1) conceptualización de la solución, 2) elección de la mejor solución, 3) diseño de detalle y 4) construcción (^{Budynas & Nisbett, 2012}).

El mejor concepto de solución fue una sembradora neumática con cuatro trenes de siembra independientes con mecanismo de cuatro barras para su adaptación al microrelieve del suelo, dosificadores neumáticos, y ruedas apisonadoras para tapar la semilla y regular la profundidad de siembra. Para formar las camas para siembra, la idea era utilizar rejas agrícolas convencionales. El sistema para fertilización debía ser de tolva común y dosificadores de rodillos helicoidales. El sistema para captar agua de lluvia se integraría de tres paletas compactas con giro intermitente unidas a un solo eje. La transmisión de movimiento de los componentes se haría con dos llantas agrícolas a los costados de las camas.

En la etapa de diseño de detalle, se analizó el chasis, el sistema para siembra, el sistema para dosificar fertilizante, el sistema para captar agua de lluvia y la transmisión. El chasis principal se normalizó para tractores categoría II, de acuerdo con la norma ASAE S217.12 (^{American Society of Agricultural and Biological Engineers [ASABE], 2007}). Para garantizar la resistencia mecánica de algunos elementos críticos, y en algunos casos para optimizar su geometría, se hizo un análisis estructural por el método de elementos finitos con el programa SALOME 8.4.0.

En el diseño del sistema para siembra, primero se adquirieron los componentes comerciales (turbina neumática, dosificadores neumáticos, discos en V abridores de surcos y ruedas apisonadoras), los cuales se integraron para formar los cuatro trenes de siembra. Para garantizar la alimentación constante de semilla en los dosificadores, se consideró el ángulo de reposo del frijol y maíz, reportados por ^{Ospina-Machado (2001)}, en el diseño de las tolvas. El límite del movimiento del eslabón de entrada del mecanismo de cuatro barras se obtuvo mediante la Ecuación (1), en función del rango de profundidad de siembra deseado, y su longitud se determinó bajo el criterio del diseño.

Donde ∅ es el ángulo de movimiento del eslabón de entrada (°), Ps es la profundidad de siembra (cm) y Le es la longitud del eslabón de entrada (cm).

Para determinar el volumen de dosificación de fertilizante del rodillo helicoidal se consideró dosificar una cantidad máxima de 700 kg·ha^-1 de urea, la cual presenta una densidad de 710 kg·m^-3 y granos de 4 mm de diámetro en promedio (^{Ortiz-Cañavate, 2003}), lo que equivale a agregar 986 L·ha^-1. Por lo tanto, cada dosificador debe tirar 37.52 cm³·m^-1 con el método de siembra a cuatro hileras. Posteriormente, para garantizar el caudal de fertilizante de acuerdo con las necesidades del cultivo, se colocó una compuerta independiente a la salida de la tolva para variar el área de descarga. El movimiento de los rodillos dosificadores se obtuvo de una llanta de la sembradora, previo cálculo de su relación de transmisión.

El giro intermitente de las paletas que formarían las piletas al costado de las camas se hizo mediante topes-pivote accionados por levas de disco de 2 cm de elevación y retorno abrupto, las cuales, a su vez, se accionan por catarinas y cadenas a través de las dos llantas de la sembradora.

El sistema para siembra se accionó, del mismo modo, por una llanta de la sembradora. Para variar la distancia entre semillas, primero se obtuvo la relación de transmisión general necesaria mediante la Ecuación (2); después, con la teoría de cálculo de trenes de transmisión, se consiguió el número de árboles necesarios y número de dientes de las catarinas para cada relación de transmisión de la distancia deseada.

Donde i es la relación de transmisión para cada distancia de siembra deseada, D es el diámetro efectivo del neumático (m), k es el número de orificios del disco distribuidor y d es la distancia de siembra deseada (m).

La construcción de la sembradora se realizó en el taller de máquinas y herramientas del INIFAP-Campo Experimental Pabellón.

Prueba de la sembradora

El sistema de siembra y el de fertilización de la sembradora se evaluaron en un mismo banco de pruebas por separado. El primer sistema se evaluó con semillas de frijol ‘Pinto Saltillo’ y maíz híbrido XR60 certificado en los cuatro trenes (T1, T2, T3 y T4) y bajo las condiciones de trabajo siguientes: posición horizontal sin vibración (HSV), posición horizontal con vibración (HCV) y posición inclinada a 10° sin vibración (ISV). Lo anterior se realizó con base en la metodología descrita en la norma NMX-O-222-SCFI-2004 (^{Secretaria de Economía, 2004}). Cada condición de prueba se hizo con diez velocidades de trabajo, de 3 a 7.5 km·h^-1 con incrementos de 0.5 km·h^-1, y tres repeticiones de 20 s de duración en cada velocidad. Para las semillas de frijol, se configuró una distancia de siembra de 10 cm entre semillas, y para maíz, de 27.1 cm. El sistema para fertilización se evaluó con urea, únicamente en posición horizontal sin vibración y con velocidades teóricas de 3 a 7 km·h^-1, con incrementos de 1 km·h^-1. Cada dosificador se sometió a tres pruebas de 15 s de duración por cada velocidad teórica de trabajo.

El movimiento angular de los dosificadores de semilla y fertilizante se tomó de un motor trifásico marca Baldemor de 220 VCA y 1 hp a 1 725 rpm, al cual se le acopló una transmisión con relación 1:65 para obtener 26.5 rpm a la salida. La velocidad máxima de avance que se simuló en la sembradora se logró colocando las catarinas con el número de dientes necesarios. Para disminuir las revoluciones del motor a conveniencia, se usó un variador de frecuencia con entrada monofásica 120 VCA y salida trifásica 220 VCA (ATV12H075F1, Schneider Electric, Indonesia). Por lo tanto, el ajuste de la velocidad requerida se hizo cambiando la frecuencia del motor a través del variador y colocando un tacómetro digital (461895, Extech^TM, Taiwan), sobre una flecha donde se conocía la relación de transmisión hasta los dosificadores. La vibración proporcionada a los trenes de siembra se hizo mediante levas de disco de 2 cm de elevación y retorno abrupto, las cuales se ejecutan por el mismo motor que acciona los dosificadores. La frecuencia de rotación de las levas respecto a las llantas motrices de la sembradora se estableció en 1:0.38. Es decir, por cada metro de avance teórico de la sembradora las levas giraron 0.21 revoluciones.

La sembradora se acopló a un tractor New Holland 5610 2WD de 80 hp para caracterizar la presión de trabajo de la turbina neumática con un plato dosificador de 24 orificios en cámaras de vacío. Después, se determinó el número de granos por cada revolución de los platos dosificadores en incrementos de 0.249 kPa de presión de trabajo de la turbina. Esto se hizo para ambas semillas con tres repeticiones. Previo a las pruebas, el frijol se tamizó con una criba de 6.35 mm, y se empleó el que quedó en la parte superior de ésta. Posteriormente, a ambas especies de semilla se les determinó su longitud (mm), anchura (mm), espesor (mm), esfericidad (%) y masa de cien semillas (g).

Como variables de estudio, se evaluaron el número de semillas por metro lineal, el porcentaje de semillas dañadas y la masa de fertilizante dosificada por metro lineal. La primera variable se estimó dividiendo el número de semillas dosificadas, durante los 20 s de permanencia de la prueba, entre los metros teóricos recorridos por la sembradora en cada velocidad. La segunda variable se calculó dividiendo el número de semillas dañadas entre el número de semillas totales, y el cociente se multiplicó por cien. La última variable se obtuvo dividiendo la masa dosificada de fertilizante durante los 15 s de la prueba entre los metros teóricos recorridos por la sembradora en cada velocidad. Esta última se estimó para la capacidad máxima de dosificación.

Evaluación de la sembradora en campo

La evaluación en campo se condujo en el INIFAP-Campo Experimental Pabellón, en Aguascalientes, México, localizado a los 22° 11’ latitud norte y 102° 20’ longitud oeste, a una altitud de 1 912 m. El suelo donde se estableció el experimento es de textura franco arenoso (55.24 % de arena, 26 % de limo y 18.76 % de arcilla) (^{Osuna-Ceja, Garibaldi-Márquez, & García-Hernández, 2019}).

Se establecieron dos experimentos, uno con semillas de frijol y otro con semillas de maíz, con cuatro tratamientos cada uno, los cuales consistieron en cuatro velocidades de avance de la sembradora (3.63, 4.79, 5.84 y 7 km·h^-1) manipulada con un tractor New Holland 5610. Los tratamientos se distribuyeron en un diseño de bloques completos al azar con cuatro repeticiones. La unidad experimental constó de una entrada de la sembradora de 100 m de longitud. La siembra de frijol se realizó el 28 de junio de 2019 y la de maíz el 2 de julio de 2019.

Las semillas de frijol y maíz fueron las mismas que se utilizaron en el banco de pruebas. En este experimento se determinó el porcentaje de germinación de ambos tipos de semillas. Para ello, se distribuyeron equidistantemente 100 semillas de cada especie, con cuatro repeticiones, en un contenedor de plástico cuadrado transparente de 20 cm de lado y 7 cm de altura. Como sustrato se utilizó algodón saturado con agua. Posteriormente, los contenedores se introdujeron a una cámara bioclimática (720KBW, Binder, Alemania) a 26 °C hasta que ocurrió la germinación.

Las velocidades de trabajo se establecieron previo a la siembra sobre el mismo terreno, determinando el tiempo (s) que le tomó a una rueda motriz del tractor recorrer una distancia (m) determinada, con la sembradora enganchada y en posición de trabajo. Se llevaron a cabo cinco repeticiones por velocidad. Los datos promedio se sustituyeron en la ecuación: v = 3.6(d/t); donde, v es la velocidad de siembra (km·h^-1). Además, se configuró una profundidad teórica de siembra de 6 cm para ambas especies de semillas.

La distancia de siembra configurada en la sembradora fue de 10 cm entre semillas de frijol y de 25 cm entre semillas de maíz. Sin embargo, ambas distancias se ponderaron considerando el porcentaje de germinación y el porcentaje de deslizamiento de la rueda motriz de la sembradora, para cada una de las velocidades de avance establecidas previamente.

El porcentaje de deslizamiento de la rueda motriz de la sembradora se determinó mediante la Ecuación (3), con cuatro repeticiones por velocidad.

Donde, δ es el deslizamiento (%), l _l es la distancia que recorre la sembradora en operación en 15 revoluciones de su rueda motriz (m) y l ₀ es la distancia que recorre la sembradora sobre una superficie dura en 15 revoluciones de su rueda motriz y en marcha lenta del tractor (m). Por lo tanto, la distancia teórica de siembra se obtuvo a través de la siguiente ecuación:

donde d _t es la distancia teórica de siembra (cm), d es la distancia de siembra configurada en la sembradora (cm), x es el porcentaje de deslizamiento de la rueda motriz de la sembradora (%), y es el porcentaje de germinación de las semillas (%) y c es una constante que se le asigna el valor de 100 %.

Inmediatamente después de la siembra, se estimó la humedad del suelo en la capa arable (de 0 a 20 cm), para lo cual se tomaron 30 lecturas en cada diagonal principal del terreno, lo que sumó un total de 60 lecturas en cada experimento. Para este parámetro, se utilizó una sonda TDR (300, Fieldscout, EUA) calibrada previamente para la textura del suelo.

Las variables de estudio que se consideraron en ambos experimentos fueron la distancia media general y desviación estándar general (DEG) entre plantas (cm), índice de duplicaciones (%), índice de fallas (%), índice de calidad (%) e índice de precisión (%), las cuales indican la distribución horizontal de la semilla. Además, se estimó la profundidad de siembra (cm) y el volumen de las piletas (L). Las variables de distribución horizontal de las semillas se obtuvieron de acuerdo con la metodología descrita por ^{Kachman y Smith (1995)}, para ello, se midieron 60 espacios consecutivos entre plantas trece días después de la siembra, en las dos líneas centrales de cada uno de los tratamientos, con lo que se recopilaron 120 observaciones por tratamiento.

Para estimar la profundidad, se descubrió la semilla y se midió con una regla desde la superficie del suelo hasta donde se ubicó ésta. Se tomaron 10 observaciones en las dos líneas centrales. Esta actividad se estimó inmediatamente después del paso de la sembradora, y únicamente en el experimento de frijol. Por su parte, el volumen de las piletas se estimó solo en el experimento de maíz al día siguiente de la siembra, considerando tres repeticiones al azar. Para ello, se colocó una película delgada de plástico en toda su superficie interna; posteriormente, se llenaron con agua utilizando probetas graduadas para conocer el volumen.

Análisis estadístico

El conjunto de datos obtenido en el banco de pruebas se sometió a un análisis de varianza bajo un diseño completamente al azar. Considerando el rango de variación de los resultados de dosificación de semilla, los datos se transformaron mediante la función arcsen previo al análisis. Los datos de campo se sometieron a un análisis de varianza, bajo un diseño de bloques completos al azar, y una comparación de medias de Tukey (P ≤ 0.05). Para todos los análisis se utilizó el programa Statistical Analysis Systems versión 8 (^{SAS, 2009}). Adicionalmente, para la variable número de semillas por metro, se hicieron regresiones lineales en el programa Excel profesional 2016.

Diseño de sembradora

La sembradora que fue el mejor concepto de solución (Figura 1) consta de un chasis principal (1) donde se acoplan todos los sistemas y componentes, rejas para formar camas (2), un sistema para siembra (3), un sistema para fertilización (4) y un sistema para captar agua de lluvia (5). Las dimensiones del implemento son: 1.72 m de largo, 1.62 m de alto y 2.10 m, con una masa de 512 kg, y puede ser operado con tractores categoría II.

Figura 1 Bosquejo del equipo para siembra en camas a cuatro hileras: 1) chasis principal, 2) rejas formadoras de cama, 3) tren de siembra, 4) sistema para fertilización y 5) sistema para captar agua de lluvia.  

Las rejas son aladas y están separadas entre sí 1.52 m, coincidentes con el rodado del tractor. Además, se pueden levantar para evitar formar camas, lo cual es opcional.

El sistema para siembra consta de cuatro trenes; cada uno constituido de una tolva de 38 L. En la parte inferior de ésta se encuentra un dosificador neumático de plato vertical que opera en conjunto con una turbina. Asimismo, tiene un par de discos con configuración en V para cortan el suelo a una profundidad definida por una rueda apisonadora. La profundidad se configura de acuerdo con las necesidades agronómicas de la semilla. También tiene un machete con un ducto interior para la caída de fertilizante. Dicho machete abre el suelo a una profundidad de 5 cm y 5 cm a un costado de la línea de siembra. Cada tren de siembra se acopla al chasis principal por un mecanismo de cuatro barras, el cual permite que el tren se adapte para sembrar en camas y oscile en función del microrelieve del suelo.

El sistema de fertilización consta de dos tolvas de 91 L con dos salidas en su parte inferior. En cada salida de las tolvas se encuentra un rodillo helicoidal de 100 mm de longitud y 76.20 mm de diámetro. Todos los rodillos dosifican teóricamente 110 cm³ por revolución. Por lo tanto, cada rodillo dosificador proporciona fertilizante a una línea de siembra. Para reducir la dosificación a conveniencia, cada salida tiene una compuerta.

El sistema para formar piletas (Figura 2) consta de tres paletas soldadas sobre un eje, distribuidas 120° en arreglo circular. Las paletas giran sobre su eje, el cual está sujeto a dos brazos pivotantes empotrados en el chasis de las llantas. Para formar una pileta, una paleta debe estar en contacto con el suelo para que pueda acumular tierra con el avance del tractor por una distancia determinada, por lo que, se tienen dos resortes de tensión R1 para que siempre permanezca en contacto con el suelo. El bloqueo del giro de las paletas se logra con un tope que pivotea en el punto P, el cual también es un seguidor de una leva; cuando el seguidor coincide con el punto máximo de elevación de la leva, éste se desplaza para liberar el giro de las paletas. El retorno rápido del tope a su punto de bloqueo se obtiene con un resorte de tensión R2. Teóricamente, este sistema realiza piletas de 2.9 m. En México, el aditamento para formar piletas las realiza de 2.4 m de longitud en promedio (^{Galindo-González & Zandate-Hernández, 2007}).

Figura 2 Sistema para formar piletas en los costados de la cama de siembra. 

En la sembradora, la transmisión del movimiento a los platos dosificadores de semilla, los rodillos dosificadores de fertilizante y la leva del sistema para captar agua de lluvia se hace por medio de catarinas y cadenas. La fuente de movimiento principal son dos neumáticos agrícolas.

Para variar la distancia entre semillas, el implemento cuenta con una caja principal de catarinas donde se pueden realizar combinaciones entre éstas, de un árbol A y un árbol B, lo que también está en función del número de orificios del plato dosificador (Cuadro 1).

Prueba de la sembradora

Las características físicas de las semillas utilizadas en la prueba del sistema para siembra se presentan en el Cuadro 2, en el cual se observa que la semilla de frijol es más oblonga que la semilla de maíz, y se corrobora con su esfericidad.

Al caracterizar la turbina neumática, se determinó que la presión de trabajo adecuada para sujetar las semillas de maíz y frijol en este dosificador era de 2.49 kPa. Esto se debió a que la media del número de semillas dosificadas por cada revolución del plato dosificador correspondió con el número de orificios del mismo. Se ha reportado que la presión de vacío varía de acuerdo con la forma de la semilla, el diseño de la cámara de vacío y el número de orificios del plato (^{Önal, Değirmencioğlu, & Yazgi, 2012}).

El resultado del análisis del número de semillas por metro lineal indicó que hubo efecto significativo (P ≤ 0.05) de la condición de prueba (C), tren de siembra (T) y velocidad teórica de avance (V) en ambos tipos de semilla. Además, el análisis detectó diferencias significativas (P ≤ 0.05) en las interacciones CxV en frijol y maíz, y en la interacción TxV en frijol. La condición ISV favoreció la mayor dosificación de semilla en ambas especies. En relación con los trenes de siembra, T1 fue el que dosificó más semillas de frijol; en cambio, en semillas de maíz, T1 y T2 superaron a los demás trenes. Respecto a la velocidad, a 3 km·h^-1 se obtuvo el mayor número de semillas de cada especie; en frijol, la dosificación representó el 99.2 % del número de semillas deseado, mientras que en maíz se logró el 100 % del número de semillas deseado (datos no mostrados).

En general, los cuatro trenes de siembra (T1, T2, T3 y T4) dosificaron más semillas de maíz y frijol con la velocidad más baja, y redujo el valor de esta variable por cada km·h^-1 de incremento en la velocidad (Figura 3). Las pruebas de dosificación de sembradoras en laboratorio normalmente se enfocan en evaluar un solo tren de siembra, como en el caso de ^{Musa (2006)}, ^{Panning, Kocher, Smit y Kachman (2000)}, ^{Singh, Singh, y Saraswat (2005)}, y ^{Wei, Fu, Hai, y Qing (2013)}; sin embargo, al evaluar la dosificación de los trenes por separado se puede corroborar que dosifican diferente cantidad de semilla, como se aprecia en este estudio.

Figura 3 Dosificación de semillas en función de los trenes de siembra y la velocidad: a) frijol y b) maíz. T1, T2, T3 y T4 indican el número de tren evaluado.  

^{Singh y Gautam (2015)} reportaron diferencias de dosificación entre trenes de siembra en una sembradora de bulbos de gladiolos. En este sentido, al analizar el sistema de siembra integrado, se observó que, el número de semillas de frijol se redujo en una tasa de 0.82 por cada km·h^-1 de incremento en la velocidad (R² = 0.98), mientras que el número de semillas de maíz se redujo en 0.06 por cada km·h^-1 de incremento en la velocidad (R² = 0.94). El efecto de la velocidad en la tasa de dosificación también se ha reportado en semillas de girasol (^{Celik, Ozturk, & Way, 2007}) y maíz (^{Santa-Ormond et al., 2018}). En este estudio, la tasa de dosificación de las semillas de frijol, en comparación con las de maíz, se redujo en mayor proporción con cada km·h^-1 de incremento en la velocidad. ^{Celik et al. (2007)} atribuyen este comportamiento a que la fuerza para sostener la semilla en el disco dosificador se reduce en semillas oblongas, como es el caso del frijol.

Las tres condiciones de prueba (HSV, HCV e ISV) en interacción con la velocidad teórica de trabajo causaron un efecto significativo (P ≤ 0.05) en el número de semillas dosificadas de ambas especies (Figura 4). La condición de trabajo que arrojó más semillas de frijol fue HCV en el rango de 3 a 6.5 km·h^-1, posteriormente la superó ISV (Figura 4a). En maíz, ISV fue la condición que proporcionó más número de semillas en cada velocidad evaluada (Figura 4b). De manera general, en la Figura 4 también se observa que con el incremento de la velocidad el número de semillas se redujo significativamente (P ≤ 0.0.5) en ambas especies.

Figura 4 Número de semillas por metro lineal en función de las condiciones de prueba y la velocidad: a) frijol y b) maíz. HSV = posición horizontal sin vibración; HCV = posición horizontal con vibración; ISV = posición inclinada a 10° sin vibración.  

La desviación estándar del número de semillas por metro lineal en las tres condiciones de prueba aumentó conforme incrementó la velocidad de trabajo (Figura 5). Este comportamiento se debe a la vibración de las cadenas de transmisión con el incremento de la velocidad (^{Staggenborg, Taylor, & Maddux, 2004}). También se debe al aumento de la velocidad angular de los platos dosificadores en cada velocidad. Es decir, las semillas que sujeta el plato impactan con las demás semillas del depósito con una fuerza proporcional a su velocidad angular; cuando esta velocidad aumenta, la fuerza de impacto supera a la fuerza de succión de la semilla, lo que provoca su liberación antes de ser transportada fuera de la zona de alimentación.

Figura 5 Desviación estándar del sistema de siembra en función de las condiciones de prueba y las velocidades de trabajo: a) frijol y b) maíz.  

En relación con el porcentaje de semilla dañada, en frijol fue de 0.09 % y en maíz de 0.03 % en promedio para las tres condiciones de trabajo. Los trenes de siembra dañaron en promedio 0.08 % de semilla de frijol y 0.03 % de maíz. La velocidad que causó más semilla dañada de frijol fue la de 3 km·h^-1 con 0.14 %, y en maíz la de 5 km·h^-1 con 0.08 %. La semilla dañada en este sistema de siembra resultó inferior al límite máximo establecido por la norma NMX-O-222-SCFI-2004 (^{Secretaria de Economía, 2004}), el cual es de 0.5 %.

La dosificación de fertilizante se evaluó en las velocidades 3, 4, 5, 6 y 7 km·h^-1 de avance teórico de la sembradora, con urea como fuente. Esta variable no difirió estadísticamente (P ≤ 0.05) en las primeras cuatro velocidades, las cuales proporcionaron 30.84, 30.84, 30.28 y 31.45 g·m^-1, respectivamente. No obstante, la dosis obtenida a los 7 km·h^-1 fue diferente (33.1 g·m^-1). Teóricamente, los dosificadores debieron proporcionar la misma dosis por cada km·h^-1 de incremento en la velocidad; sin embargo, las máquinas fertilizadoras se diseñan para un rango de dosificación nominal, el cual puede variar, por lo que se deben calibrar en función del tipo de fertilizante a utilizar y la aplicación específica (^{Reyes-Aroca, Berrios-Araya, Ortega-Blu, & Esquivel-Flores, 2011}). El sistema de dosificación del presente equipo tiene la capacidad de proporcionar en promedio 824 kg·h^-1 de urea en caudal máximo, el cual se puede disminuir al cerrar las compuertas de descarga.

Evaluación de la sembradora en campo

Inmediatamente después de la siembra de frijol, la humedad mínima del suelo era de 8.94 %, la máxima de 21.14 % y la promedio de 14.59 %; mientras que en la siembra de maíz, la humedad del suelo era de 9.63, 21.18 y 15.23 %, respectivamente.

El deslizamiento de la sembradora fue de 7.96, 9.08, 9.88 y 12.09 % para cada velocidad de siembra (3.63, 4.79, 5.84 y 7 km·h^-1, respectivamente). ^{Yang et al. (2015)} atribuyen el deslizamiento de la rueda motriz a su inadecuada interacción con el suelo, e incrementa con el aumento de la velocidad de avance.

El porcentaje de germinación de las semillas de frijol fue de 96 %, y el de las semillas de maíz de 99 %. Por lo tanto, las distancias teóricas de siembra del frijol fueron 11.32, 11.46, 11.56 y 11.85 cm para cada velocidad de avance (3.63, 4.79, 5.84 y 7 km·h^-1, respectivamente), y de 27.45, 27.78, 28.02 y 28.73 cm para cada velocidad de avance (3.63, 4.79, 5.84 y 7 km·h^-1, respectivamente) en la siembra del maíz.

Respecto a la distancia media general entre plantas de frijol, no se observaron diferencias significativas (P ≤ 0.05) entre las velocidades 3.63, 4.79 y 5.84 km·h^-1, e incrementó significativamente a los 7 km·h^-1 (Cuadro 3), mientras que en el cultivo de maíz esta variable no varió estadísticamente con ninguna velocidades. El análisis de regresión lineal (R² = 0.89) indicó que la distancia entre plantas de frijol se incrementó en una tasa de 0.82 cm por cada km·h^-1 de aumento en la velocidad, y en maíz esta variable incrementó 1.27 cm por cada km·h^-1 de aumento en la velocidad (R² = 0.91). ^{Panning et al. (2000)} y ^{Staggenborg et al. (2004)} también reportaron el mismo comportamiento en el cultivo de remolacha azucarera y maíz, respectivamente.

La DEG de la distancia entre plantas fue estadísticamente igual a los 3.63 y 4.79 km·h^-1 en el cultivo de frijol, e incrementó en las dos velocidades más altas (Cuadro 3). La tendencia de esta variable es incrementar (R² = 0.92) 0.75 cm por cada km·h^-1 de aumento en la velocidad. En contraste, la DEG en el maíz fue igual con todas las velocidades; sin embargo, se observó un incremento de 1.49 cm por cada km·h^-1 que aumenta la velocidad de trabajo (R² = 0.93). ^{Staggenborg et al. (2004}) mencionan que la desviación estándar se incrementa con la velocidad de trabajo debido a que la eficiencia del disco dosificador se reduce con el incremento de su velocidad angular. Además, estos autores advierten que la vibración de los trenes de siembra se incrementa con el aumento de la velocidad, lo que afecta la distribución de las plantas. Por su parte, ^{Panning et al. (2000)} sugieren que la variabilidad de la distancia entre plantas puede estar más relacionada con el rebote de las semillas en el suelo que con las irregularidades del sistema dosificador.

Al observar la distancia media general entre plantas en el cultivo de frijol (Cuadro 3), es evidente que ésta fue superior respecto de la distancia teórica esperada en cada velocidad. La distancia media general incrementó 5.4 % por cada km·h^-1 que aumentó la velocidad (R² = 0.83), en comparación con la distancia esperada. En maíz, todas las distancias medias entre plantas fueron inferiores a las esperadas teóricamente en cada velocidad. ^{Staggenborg et al. (2004)} mencionan que la distancia promedio entre plantas y la desviación estándar son las variables más reportadas al evaluar el desempeño de las sembradoras, lo que ha propiciado que autores obtengan resultados respecto a la distribución de plantas y la estimación de rendimientos, por lo que sugieren que el índice de duplicaciones, el índice de fallas, el índice de calidad y el índice de precisión describen mejor la distribución entre plantas.

En cuanto al índice de duplicidad, no se observaron diferencias significativas (P ≤ 0.05) entre velocidades para ambos cultivos (Cuadro 3); es decir, el porcentaje de espacios menores o iguales a 0.5 veces la distancia teórica de siembra fue similar en cada velocidad de trabajo para ambos cultivos. Del mismo modo, el porcentaje de espacios iguales o mayores a 1.5 veces la distancia teórica de siembra fue similar en cada velocidad y cada cultivo, por lo que no existieron diferencias significativas (P ≤ 0.05) en el índice de fallas. Aunque no se apreció una tendencia, positiva o negativa, del índice de duplicaciones en ambos cultivos, el índice de fallas presentó una tendencia a incrementar con la velocidad de trabajo en una tasa de 2.2 % en frijol (R² = 0.81) y de 2.7 % en maíz (R² = 0.97). ^{An, Wang, Duan, Yang, y Yu (2017)} observaron una mayor tendencia al aumento en el índice de fallas en el cultivo de maíz y soya con el incremento de la velocidad de trabajo, esto en comparación con el índice de duplicaciones. En contraste, ^{Brandelero, Adami, Modolo, Baesso, y Adelar (2015)} reportan tendencias al alza en dichos índices con semillas de soya. Del mismo modo, ^{Bilandžija, Fabijanić, Sito, y Kiš (2017)} mencionan que ambos índices incrementaron con el aumento de la velocidad de siembra en semillas de remolacha con cuatro dosificadores diferentes.

El índice de calidad fue similar entre velocidades en ambos cultivos, aunque fue superior en maíz, lo que indica que un mayor porcentaje de plantas se ubicaron dentro del rango 0.5d_t-1.5d_t. Además, este índice disminuyó en mayor proporción en frijol que en maíz (3.6 y 1.8 %, respectivamente, por cada km·h^-1 que incrementó la velocidad). ^{Liu et al. (2017)} obtuvieron un índice de calidad de 70 % en maíz cuando se utilizó una sembradora con cámara de vacío, similar a la de este trabajo.

El índice de precisión en el cultivo de frijol fue menor en la velocidad de 3.63 km·h^-1, diferenciándose significativamente (P ≤ 0.05) de las tres velocidades restantes; mientras que en maíz dicha variable no presentó diferencias significativas (P ≤ 0.05) entre los tratamientos. Dado que el índice de precisión es el coeficiente de variación de todas las observaciones del índice de calidad, este incrementa con la velocidad (^{Staggenborg et al., 2004}), lo que indica que las sembradoras son más precisas con índices menores. ^{Kachman y Smith (1995)} señalan que 29 % es el valor máximo aceptable de precisión para decir que el espaciamiento de las plantas es uniforme dentro del rango que comprende el índice de calidad.

En general, varios factores intervienen en el esparcimiento entre plantas. Un índice de fallas alto se relaciona con los errores del dosificador al tomar o dejar caer las semillas, y con las semillas que no emergen. Un índice de duplicaciones alto está relacionado con la dosificación doble de semillas. En este sentido, el diseño del tubo de descarga de las semillas, las condiciones del suelo, entre otros factores, determinan la posición final de la semilla (^{Kachman & Smith, 1995}; ^{Singh et al., 2005}).

En cuanto a la profundidad de siembra, esta fue igual estadísticamente (P ≤ 0.05) entre las velocidades 3.63 y 4.79 km·h^-1, las cuales arrojaron una media de 6.15 y 6.11 mm, respectivamente. Sin embargo, a 5.84 y 7 km·h^-1 la media fue de 5.83 mm en ambos casos, diferenciándose estadísticamente (P ≤ 0.05) de las dos primeras. El coeficiente de variación de la profundidad incrementó con la velocidad, el cual fue de 2.45, 3.57, 4.28 y 4.72 %, para 3.63, 4.79, 5.84 y 7 km·h^-1, respectivamente. Estos resultados son consistentes con los reportados por ^{Yang et al. (2016)}, quienes evaluaron una sembradora con doble disco para abrir el surco en la siembra de trigo, y observaron que la profundidad se redujo y el coeficiente de variación aumentó con el incremento de la velocidad.

Finalmente, el volumen de agua de las piletas fue mayor con la velocidad más baja, y se redujo con el incremento de la velocidad, encontrándose diferencias significativas (P ≤ 0.05) (Cuadro 4). En este sentido, se observó una tasa de reducción de 7 L por cada km·h^-1 que incrementó la velocidad (R² = 0.77). A pesar de que el largo de las piletas aumentó cuando la velocidad fue de 7 km·h^-1, el volumen bajo se atribuye a la irregularidad de la sección trasversal de la misma y a la altura de la contra (montículo de tierra que arrastra la paleta de la pileteadora). A menor velocidad, la tierra que se acumula en la paleta del sistema de captación es menor, lo que se debe a la poca interacción de ésta con el suelo, y como resultado se obtiene una contra de poca altura.