Agronomía Colombiana. 1990. Volumen 7:102·109 MODELO DE HOJA ELECTRONICA PARA EL PLANEAMIENTO DE OPERACIONES DE MECANIZACION AGRICOLAr 1. DESCRIPCION y CONSTRUCCION DEL MODELO FABIQ R. LEIVA2 Palabras claves: Administración de maquina- " _;ri,aagrícola, planeación de la mecanización, eOstos de maquinaria agrícola, modelos. Resumen. En el presente artívulo se describe la metodología para construl'r un modelo de hoja electrónica capaz de predecir los reque- rimientos de maquinaria agrícola y mano de obra asociada, así como los costos de utiliza- ción de los mismos. Se analizan las caracte- rísticas básicas del modelo, incluyendo la información requerida para su construcción, sugiriendo diferentes métodos para el cálculo de costos y presentando la estructura básica del mismo. A SPREAO SHEET MOOEL FOR PLANNING FARM MACHINERY OPERATIONS. 1. MOOEL OESCRIPTlON ANO CONSTRUCTION Summsry. This paper describes the metho- dology in building up a spreadsheet model whlch allows to predict machinery and ..Iabour requirements and costs. The main "'¡;"~haracteristics of the model are presented including the required information, suggest- ing different approaches in estimating machinery costs and describing the model structure. 1 El presente artículo está basado en la tesis de grado realizada por el autor para optar al título de M. Se. en Ingeniería Agrícola en Silsoe College. Al- gunas de las ideas expresadas fueron tomadas de Mr. Joe Morris quien dirigió el trabajo de tesis. 2 Profesor Asistente. Facultad de Agronomía, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá. 102 INTROOUCCION "El incremento en los costos de utilización de máquinas agrícolas, de por sf ya bastante elevados, exige una planificación cada vez más precisa de las operaciones mecanizadas. Mediante una planificación adecuada es po- sible predecir las necesidades de mano de obra y seleccionar máquinas con capacidad suficiente para cubrir los requerimientos de la explotación evitando costosas sobre inver- siones. De otro lado, un mejor desarrollo de las operaciones mecanizadas puede ser obte- nido con un planeamiento adecuado. Diferentes métodos, desde procedimien- tos manuales hasta sofisticados modelos de computador, han sido propuestos para ayu- dar a los agricultores a planificar las opera- ciones mecanizadas y a estimar las necesida- des de maquinaria agrícola y mano de obra. Algunos métodos usados incluyen: perfiles de mano de obra, diagramas de gang ("gang workday chart"), método de la ruta crítica (PERT), algoritmos (de costo mínimo, heu- rísticos), programación lineal y hojas electró- nicas. Los métodos manuales son por lo ge- neral tediosos y demandan una gran cantidad de tiempo; mientras que los modelos mate- máticos comúnmente requieren computado- res de alta capacidad y programas de cierta complejidad. Las hojas electrónicas son paquetes de computador que permiten construir sistemas de planeación con bajos requerimientos de software and hardware. Más que sistemas de optimización, son del tipo 'qué pasa si?' ('what if'), esto significa la posibilidad de evaluar el efecto del cambio de una o más va- dabíe-s, puesto que una vez se modifica una variable 'todos los aspectos concernidos se actualizan automáticamente y en forma rá- pida produciendo nuevos resultados. Otras ventajas incluyen su sencillez pará introducir y cambiar datos y, su'facilidad de operación. El uso de hojas electrónicas como herra- mientas de planeación en aspectos de maqui- naria agrícola ha sido propuesto por diferen- tes autores: Wilhelm y Wilkerson 1984; Shutske et al 1985; Wagner 1985; Valdelluly 1988; Brooker 1988; y Morris 1989. DESCRIPCION DEL MODELO Con el modelo que se describe a continua- ción se pretende evitar algunas de las princi- pales desventajas de otros métodos de plani- ficación': si bien la preparación de la hoja electrónica es una tarea cuidadosa que con- sume una cierta cantidad de tiempo en la introducción de la información y en la ob- tención de un flujo lógico en .los cálculos, matemáticos, una vez construido se tiene un registro dinámico capaz de responder rápida- mente a los cambios que se introduzcan. Información requerida. Básicamente se necesita colectar dos tipos de datos, aquellos referidos a la maquinaria propiamente dicha y aquellos referidos a los cultivos. En este punto es necesario insistir en la importancia de contar con registros adecuados que per- mitan obtener una información confiable. La información sobre maquinaria incluye: - Inventario de maquinaria: tipo, marca, modelo y tamaño de las máquinas. - Velocidad de avance, eficiencia de campo y porcentaje de carga3• - Combinaciones tractor-implemento co- múnmente usadas. - Precio de compra y valor de salvamento. - Vida útil. del equipo según política de reemplazo. - Uso promedio del equipo, según rotación de cultivos y capacidad de trabajo del equi- po. Costos de reparaciones y mantenimiento. Tasa de interés. Costo de mano de obra. Costo de combustible. 3 El porcentaje de cárga es la relación entre la potencia utilizada y la máxima potencia disponible en el toma de fuerza del tractor. . 4 En el modelo los costos de mano de obra no se incluyen directamente en el cálculo de costos de maquinaria: La informaCión sobre cultivos consiste de: - Tipo de cultivos y áreas. - Operaciones normalmente realizadas en cada cultivo y equipo utilizado en cada una de éstas. - Fecha de realización de las operaciones y el área cubierta por dichas operaciones. - Número de operarios requeridos en cada operación. Determinación de costos de maquinaria. A partir de la información obtenida se calcu- lan los costos fijos, variables y totales. Los costos fijos incluyen depreciación, interés, seguros, impuestos y protección. Los costos variables consisten de reparaciones y mante- nimiento, combustibles y lubrieantes''. Los costos totales corresponden a la suma de los costos fijos más los variables. Se recomienda que los costos del tractor sean atribuidos a las distintas combinaciones tractor imple- mento con el fin de estimar el costo por ope- ración. A continuación se sugieren algunos mé- todos para estimar dichos costos. Costos fijos. Depreciación. Es uno de los mayores costos en máquinas agrícolas. Estudios realizados en diferentes países muestran que la depreciación es diferencial, siendo mayor en los primeros años de vida útil de la máquina. Descripciones de los distintos métodos de depreciación pueden ser consultadas en ASAE 1987; Hunt 1979; Kepner 1982; Witney 1988. Cuando se desea estimar el promedio anual de pérdida de valor de la máquina con el tiempo, se reco- mienda utilizar el método de la línea recta, el cual ~ expresa con la siguiente fórmula: D = (P - S) 1 y Donde: D = depreciación anual; P '"' precio de com- pra; S= valor de salvamento (comúnmen- te 10% de PI; y = vida útil de la méqui- na (años) Interés. En países en desarrollo, normal- mente representa el mayor item individual en el cálculo de costos del equipo agrícola. El costo anual de interés sobre el capital in- vertido (1) puede calcularse, conociendo la tasa de interés anual Ir),como sigue: I = r (P + S) 12 .• ~ 103 Seguros, impuestos v.proteccñn. El costo de estos items pueden asumirse como el 10/0 del precio de compra. Costos variable.. Reparaciones y mente- nimiénto.(RyM). Es un item que requiere calcularse con buena aproximación dada la importancia que representa en el total de costos. En el modelo se recomienda expresar los costos de RyM como porcentajes del pre- cio de compra. En el cuadro 1 se presentan para algunas máquinas los costos de RyM durante toda su vida útll, 6tr05 métodos y discusiones para el cálculo de los costos de RyM se encuentran en ASAE 1987; Hunt 1979: Witney 1988. Combustibles. Para tractores diesel el con- sumo de combustible en litros por hora (F) puede estimarse de acuerdo con la máxima Cuadro 1. Costos de reparación y manteni- miento durante toda la vida útil de la máqui- na, expresado en porcentaje del precio de compra (Kepner, 1982). EQUIPO RyM (q'oP) Tractores: de llantas 100 105 120 120 • 90 90 50 de oruga Arados de discos Rastrillos de discos Sembradoras: de grano fino de hileras Combinada autopropulsada FIGURA 1. Estructura del modelo. (1) IN FORMACION GENERAL DE MAQUINARIA - (3) PROGRAMACION DE USO DE LA MAQUINARIA potencia en el toma de fuerza (Kw) y el por- centaje de' carga (X). usando la siguiente fór-: mula (ASAE, 1987): F = (2,64*X + 3,91 - 0,2 V 738*X + 173) Kw*X El costo del combustible se calcula multi- plicando el consumo por el precio respectivo. Lubricantes. Este costo puede considerar- se como el 150/0 del costo del combustible. Estructura del modelo. El modelo cons- _truído fue desarrollado haciendo uso del pa- quete Lotus 123 en un computador personal (pcf con disco duro de 30 Kbytes y una me- moria ram de 640 kbytes. Valga la pena acla- rar que el computador requerido puede ser de menor capacidad, dependiendo del tarna-: ño y caracter(sticas de la explotación. El modelo básicamente consiste de cuatro , secciones en forma tabular, así: información general de maquinaria, programación de ope- raciones, programación de uso de la maqui- naria y distribución mensual de costos (ver Figura 1). Información general de maquinaria. Con- siste de un inventario del equipo disponible con sus principales especificaciones incluyen- do información sobre uso promedio anual y costos. -Representa la base para la selección de maquinaria y para el análisis lle costos (Cuadro 2). En esta sección se calculan los costos fijos y variables, la capacidad real (ha/hr) y los costos totales por hora y por hectárea para las distintas combinaciones (2) PROGRAMACION DE OPERACIONES - (4) DISTRIBUCION MENSUAL .- DE COSTOS J (5) RESUMEN I (1) Inventario e informaci6n general de maquinaria. Cálculo de costos fijos y variables, capacidad real y costos de operaciones por hectárea. (2) Simulaci6n de la distribución de las operaciones en los distintos cultivos a través de los meses. (3) Cálculo del tiempo mensual (horas-máquina) para las distintas operaciones y cultivos, (4) Cálculo de los costos mensuales por operaci6n y por cultivo, (5) Resumen de los costos de maquinaria y del número de horas-máquina para los distintos cultivos en una base mensual. 104· Cuadro 2. Ejemplo de la sección Información general de maquinaria agrícola. Tipo da mAquina Tractor e/Tractor Arado Rastr. Subsol. Rotavator 88mb. Asperso. Combinada Marca, Modelo Fiat 1280 Fiat 805 Dowdeswal Parmiter Flatlift Howard MF30 L& K Dom.106 (1355) (1280) (1355) (675) (698) (675) Potencia, Kw 89.52 59.68 111.90 Ancho de Traba· jO,m 1.80 4.00 2.50 2.00 4.00 12.00 5.00 Porcentaje de carga 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56 Velocidad, km/h 6.50 8.00 5.50 4.00 6.00 8.00 4.50 Eficiencia de campo, Ofo * 81 84 85 85 60 60 72 Precio de Compra,$ 20000 13000 6500 3500 2400 3000 6000 2000 60000 Valor de Salva· mento,%P 21.97 31.06 25.51 25.51 16.64 22.58 19.98 22.58 13.18 Vida útil, aflos 8 8 8 8 12 8 8 8 7 Uso Anual, hras. 650 200 150 150 150 150 150 150 300 Repars & Mant. aflo,%P 6.53 3.46 7.46 3.07 7.21 6.48 9.90 6.50 8.14 Interés, % 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 Mano de Obre, S/h 3.96 3.96 3.96. 3.96 3.96 3.96 3.96 3.96 3.96 Combustible, $/L 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 Costos Fijos Anulle. Depreciación 1950.78 1120.29 605.21 325.88 166.73 290.33 600.13 193.55 7442.12 Interés 1463.62 1022.26 489.50 263.58 167.96 220.64 431.94 147.09 4074.31 Seguros,lmp, Protecc. 200.00 130.00 65.00 35.00 24.00 30.00 60.00 20.00 600.00 Total Anual C.F. 3614.41 2272.55 1159.71 624.46 358.68 540.97 m2.07 360.65 12116.41 Costos Fijos $/h 5.56 11.36 7.73 4.16 2.39 3.61 7.28 2.40 40.39 Tractor CF/h 5.56 11.36 9.06 5.56 9.06 3.11 4.17 3.11 Tractor & Impl CF/h 16.79 9.72 11.45 6.71 11.45 5.51 40.39 Costos Vlrlllbl .. S/h Repars & Mant. 2.01 2.25 3.23 0.72 1.15 1.30 3.96 ... 0.87 16.28 Combustible * 5.04 4.03 5.04 2.25 3.02 2.25 5.04 Lubricantes 0.76 0.60 0.76 0.34 0.45 0.34 0.76 Tractor & Impl. CV/h 12.50 7.36 10.42 5.07 8.95 4.64 22.08 Total Costos Máquina $/h * 29.29 17.09 21.87 11.79 20.40 10.16 62.47 Capacidad Real ha/h * 0.95 2.69 1.17 0.68 1.44 5.76 1.62 Operarios/Opera· ción * 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00 2.00 Costo M. de O. $/ha * 4.18 1.47 3.39 5.82 2.75 1.38 4.89 Costo M. de O. $/h * * 3.96 3.96 3.96 3.96 3.96 7.92 7.92 CostOI Totlla. S/hl Maquinari. Filo' * 17.72 3.62 9.80 9.87 7.95 0.96 24.93 Variables 13.19 2.74 8.91 7.46 6.21 0.81 13.63 Total 30.91 6.36 18.71 17.34 14.16 1.76 38.56 Mano de Obra * * 4.18 1.47 3.39 5.82 2.75 1.38 4.89 M. de O. & MaqUinaria * 35.09 7.83 22.10 23.16 16.91 3.14 43.45 Not.: Los costos están dados en libras esterlinas. 105 tractor-implemento. La capacidad real (CR) se calcula de la siguiente manera: CR = W*S*E / 10 Donde: W = ancho de operación (mts); S = velocidad (kph); E = eficiencia (tanto por uno) . En esta sección se calculan además los costos de mano de obra por hora y por hec- tárea para las distintas operaciones. El costo de mano de obra se obtiene multiplicando su costo hora por el número de horas requerido por operación. Para estos cálculos debe te- nerse en cuenta el número de operarios re- queridos para cada operación. Programación de operaciones. En esta sec- ción se realiza una simulación de las distintas operaciones a efectuar en cada cultivo du- rante los meses del año (ver Cuadro 3). La simulación se efectúa expresando en porcen- taje la relación entre el área que se cubre por cada una de las operaciones y el área total del cultivo. P. ej. 500/0 de subsolada en trigo de invierno durante el mes de octubre, significa que se subsola únicamente la mitad del área del cultivo en dicho mes. La última columna de esta sección muestra el porcen- taje total del área cubierta durante el año por cada una de las operaciones en los dis- tintos cultivos y corresponde al número de pases de la máquina. Programación de uso de la maquinaria. En esta sección se listan las operaciones por cul- tivo, mostrando el número de pases de la má- quina, y se. calcula para cada cultivo el uso horario del equipo por operación en una base mensual. La información necesaria para estos cálculos se toma de las dos secciones anteriormente descritas. Las dos' últimas co- lumnas muestran el número de horas-máqui- na por operación y por cultivo, respectiva- mente. En la parte inferior de esta sección se calcula el número de horas-máquina por mes para toda la explotación (Cuadro 4). Distribución mensual de costes. Es una tabla similar a la utilizada en la sección ante- rior, pero los valores corresponden a los cos- tos mensuales de las operaciones en los dife- rentes cultivos. En esta sección se obtienen los costos por operación y los costos por cul- tivo, incluyendo aquellos referidos a la má- quina y aquellos causados por la utilización de mano de obra (ver Cuadro 5). Igualmente Cuadro 3. Ejemplo de la sección programación de operaciones. CUL TIVO/OPE RACION ENE PORCENTAJE DEL ARE A CUBIERTA POR OPERACION TOTALAREA FEB 100 oto 100 oto 100 0/0 100 Ofo 300 0/0 100 O{o 100 oto OCT NOVMAR DIC TRIGO DE INVIERNO 43.3 (Después de papa) Subsolada (1280) Cultivada. Klon (1280) Siembra (698) Aspersión x 3 (675) Fertiliz. x 2 (675) Combinada Transporte (698) Rotovator cabeceras (675) Quema de resido (m. de o.) Disc. cenizas (1280) FRIJOL DE PRIMAVERA 18.1 Arada (1355) Cultivada (1280) Sembradora (805) Rodillo (805) Aspersora x 3 (675) Combinada Transporte (698) 50 % . 500/0 100 0/0 50 O{o 50 oto 100 0/0 300 oto 200 °ló 100 Ofo 100 10 0/0 100 Ofo 100 Ofo 100 O{o 100 oto 100 oto 100 % 100 0/0 100 % 106 Cuadro 4. Ejemplo de la sección programación de uso de la maquinaria. CUL TIVO/OPERACION AREA Horas de Operación TOTAL HORAS Hectáreas Por Por BlNo.Pases ENE FEB MAR OCT NOV OIC Operación Cultivo TRIGO DE INVIERNO 43.3 (Después de papa) /~ Subsolada (1280) 0.5 0.0 0.0 0.0 18.5 0.0 0.0 18.52 Cultivada. Klon (1280) 0.5 0.0 0.0 0.0 5.2 0.0 0.0 5.20 Siembra (698) 1.0 0.0 0.0 0.0 30.1 0.0 0.0 30.07 Aspersión x 3 (675) 3.0 0.0 0.0 7.5 0.0 0.0 0.0 22.55 Fertiliz. x 2 (675) 2.0 0.0 0.0 6.9 0.0 0.0 0.0 13.75 Combinada 1.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 26.73 Transporte 1.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 43.30 Rotovator cabeceras (675) 0.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 6.37 Quema de resido (m. de c.) 1.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 21.65 Disc. cenizas (1280) 1.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 16.11 TOTAL 0.00 0.00 14.39~ 53.80 0.00 0.00 204.25 "/ FRIJOL DE PRIMAVERA 0.0 Arada 1.0 0.0 0.0 0.0 19.1 0.0 0.0 19.10 Cultivada (1280) 1.0 0.0 0.0 4.4 0.0 0.0 0.0 4.40 Sembradora (805) 1.0 0.0 0.0 12.6 0.0 0.0 0.0 12.60 Rodillo (805) 1.0 0.0 0.0 5.9 0.0 0.0 0.0 5.90 Aspersora x 3 (675) 3.0 0.0 0.0 2.1 0.0 0.0 0.0 3.10 Combinada 1.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 9.43 Transporte (698) 1.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 18.10 26.00~ ~ TOTAL 0.00 0.00 19.10 0.00 0.00 72.63 I'¿ /. Z :?I '-' v TOTAL HORAS-MAQUINA I Mes 161.5 16.3 242.7 409.1 173.6 134.6 3739.13 se calculan los costos mensuales por concep- Al final de la hoja electrónica se incluyen to de utilización de maquinaria (última fila). dos tablas resumen. en las cuales se muestran y los costos totales anuales por concepto de en una base mensual los costos por concepto utilización de maquinaria, de mano de obra 'de uso de la maquinaria y el número de ho- y el costo combinado de los dos iterns para ras-máquina para cada cultivo (ver Cuadro toda la explotación. 6). 107 108 O'>OO'>~Itl 'Itl ItlItl Itl o O'>00 O Z ~ (J O a: <1: :¡¡ al W u, w Z w .. :z: MM'<1' z 9 ~a: w C1. O (5 :::~ ...J ~ (J o z a: w-ro > e.z[ w"o~ O~ (!le. ~ ~~º 'soggg!5l~ggggg ~ 000<.00000000 N N oOor-:aiLCi"':oooo' <1: ~ a: C1. w O .....1 O...., a: LL M r--. MItl N M r-- MItl N o Cl o .....1 « 1-g Q) 'tl o -¡¡; o ... ::l e '" e ro8«~ + -¡¡; 'O 1- ~. " Mtri M :; ;' ~ I'~7/ r // Total para todos • los cultivos ($) 390.4 2147.61 257.56 4136.32 9378.64 3217.05 2397.69 74335.89 190.41 RESUMEN Hores-Máquina Horas- Horas- por Mes máquina máquina AREA ENE FEB MAR OCT NOV ole afto afto por por cultivo hectárea CULTIVO Ha Trigo de Invierno (despuésde papa) 43.3 0.0 0.0 14.4 53.8 0.0 0.0 204.25 4.72 Colza de Invierno 28.6 0.0 4.5 4.5 4.5 5.0 0.0 132.08 4.62 Fríjol de Primavera 197.7 0.0 0.0 0.0 23.5 0.0 0.0 137.46 6.98 It. I 1. ~;, 7. , 7. Total para todos los cultivos (Has.] 390.4 161.53 16.35 242.71 409.13 173.63 134.57 3655.08 9.36 LITERATURA CITADA t. A.S.A.E. 1987. ASAE standards. 34a. Edi· ción. American Society of Agricultural En· gineers. StoJoseph, MI 49085. 2. Brooker F.A. 1988. A case study and machi- nery planning on Silsoe College Farm using two comparable computer techniQlIes, B. Se. disertación. University College of Wales. 3. Hunt D.R. 1979. Farm power and machinery mánagement. 7a. 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