Metodología para el diseño y desarrollo de la maquinaria agrícola con enfoque sostenible  
José Antonio González Marrero  
Rolando Borrero Rivero  
Volumen: 15  
Número: 4  
Recepción: 18/06/2023 Aprobado: 30/09/2023  
Metodología para el diseño y desarrollo de la maquinaria agrícola con enfoque  
sostenible  
Methodology for the design and development of agricultural machinery with a  
sustainable approach  
José Antonio González Marrero1 (dpagro@ult.edu.cu) (https://orcid.org/0000-0002-  
1427-4059)  
Rolando Borrero Rivero2 (rolandobr@ult.edu.cu) (https://orcid.org/0000-0002-2428-  
3389)  
Resumen  
En el artículo se explicita una metodología para el diseño y desarrollo de la maquinaria  
agrícola bajo los principios de tecnologías apropiadas y enfoque sostenible, que  
consideran en el diseño condicionantes técnicos, tecnológicos, económicos,  
ambientales y socioculturales de la región donde se utilizará el equipo y que este sea  
sostenible en el tiempo. De cada fase, etapa o paso de la metodología elaborada, se  
desarrollan los aspectos teóricos y prácticos fundamentales para su implementación. La  
misma está basada en la combinación lógica de metodologías desarrolladas por  
investigadores internacionales y nacionales, considera algunos principios básicos de la  
reingeniería y el diseño concurrente, así como de la experiencia propia y de otros  
investigadores e innovadores. En ella también se consideran principios tales como el  
enfoque sistémico y participativo de todos los actores involucrados en el proceso, los  
métodos de trabajo en grupo, las técnicas de solución de problemas, el trabajo en  
grupos multidisciplinarios y los agroecológicos.  
Palabras claves: diseño, maquinaria agrícola, medioambiente, sostenibilidad.  
Abstract  
The article explains a methodology for the design and development of agricultural  
machinery under the principles of appropriate technologies and sustainable approach,  
which considers in the design technical, technological, economic, environmental and  
socio-cultural conditions of the region where the equipment will be used and that it will  
be sustainable over time. The theoretical and practical aspects of each phase, stage or  
step of the elaborated methodology are developed, which are fundamental for its  
implementation. It is based on the logical combination of methodologies developed by  
international and national researchers, considers some basic principles of reengineering  
and concurrent design, as well as its own experience and that of other researchers and  
innovators. It also considers principles such as the systemic and participatory approach  
1 Doctor en Ciencias Técnicas Agrícolas. Profesor Titular. Jefe Grupo CTI. Profesor de Mecanización Agrícola de la  
carrera Agronomía. Universidad de Las Tunas, Cuba.  
2
Doctor en Ciencias pedagógicas. Profesor Titular. Profesor del Centro de Estudios de Dirección (CEDIT).  
Universidad de Las Tunas, Cuba.  
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of all the actors involved in the process, group work methods, problem-solving  
techniques, multidisciplinary group work and agroecology.  
Key words: design, agricultural machinery, environment, sustainability  
Generalidades del diseño y desarrollo de la maquinaria agrícola  
La mecanización se debe desarrollar mediante un proceso de apropiación y adaptación  
a las condiciones donde se utilizará la maquinaria, teniendo en cuenta los enfoques  
tecnológicos en la agricultura, la correcta selección y uso de los equipos para evitar  
efectos degradantes en el medio ambiente, especialmente en el suelo. (Shkiliova y  
Fundora, 2014, p. 32)  
Existen en la actualidad cambios significativos en la visión del diseño dado a la  
avalancha de las nuevas tecnologías productivas, comunicacionales y de los nuevos  
adelantos científicos que impone la mecatrónica, robótica, nanotecnologías, ecodiseño y  
la biónica. (Zaldívar, 2018, p. 19).  
Blanco (2018) propone una metodología de diseño de máquinas apropiadas en el  
ámbito agrícola que incluye un análisis adecuado del contexto al proceso de diseño  
indicado por las metodologías habituales en ingeniería mecánica, presta especial  
atención a las fases iniciales del diseño donde proporciona una herramienta que ayuda  
a los equipos de diseño a documentar el contexto para un diseño apropiado. La  
metodología incluye las metodologías de fases basadas en cuatro etapas básicas:  
definición, diseño conceptual, materialización y diseño de detalle, a la cual le incluye en  
la etapa inicial una Etapa 0 que incluye el análisis de contexto.  
Para lograr ser eficientes y obtener resultados innovados con calidad se hace necesario  
asumir en los proyectos un orden lógico en los procesos reorientado hacia la eficiencia  
del diseño basado en la síntesis con la que se debe elaborar cada etapa para no olvidar  
pasos ni agregar momentos innecesarios en el proyecto, donde de manera general se  
plantea el siguiente orden:  
a) Definición de la tarea, donde se realiza la solicitud del cliente, la entrega de la  
consulta al cliente, la realización de la consulta. La ejecución del BRIEFING y el  
contrato económico.  
b) La investigación, donde se hace un análisis de antecedentes y encontramos los  
fundamentos de partida.  
c) Análisis y conceptualización: Tomándose como guía la estructura del BRIEFING,  
es decir, los aspectos del mercado, función y uso, expresión del producto y  
producción.  
d) Desarrollo de variantes, al realizarse una definición de las premisas de diseño,  
generarse variantes, con pruebas y experimentos, un estudio de materiales, color  
y textura, seleccionarse alternativas, analizarse la movilidad técnica y  
productiva, presentación al colectivo técnico, al cliente, seleccionarse la mejor  
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alternativa y finalmente realizarse el ajuste, la aprobación y la selección  
definitiva.  
e) Prototipo, donde se realiza la elaboración de la documentación técnica del  
proyecto, como detalles, muestra de materiales y tecnologías, la confección y  
presentación al colectivo técnico y al cliente, realizándose una prueba de uso y  
exposición, así como de ajuste.  
f) Documentación del proyecto: Etapa en la cual se estructura con más detalles,  
definiéndose con carácter general en documentación teórica, técnica e ilustrada.  
g) Serie cero: pequeña escala de producción que se acomete según interés del  
cliente, para reunir valoraciones acerca del valor de uso (segunda prueba), valor  
mercantil (mercado), y reajustes definitivos.  
h) Implantación: Que no es más que la confección de la producción (seguimiento).  
i) Seguimiento: Que se realiza según el alcance del producto en las etapas del  
prototipo, serie cero e implantación, según el interés del cliente y/o diseñado en  
un término de tiempo con fines de retroalimentación y/o rediseño del producto  
creado. Estos elementos se agregan a la documentación del proyecto.  
El Briefing es la amplia consulta realizada al cliente, genera una serie de criterios que  
se obtendrán con un orden para la ejecución posterior del proyecto y es la base del  
proceso de diseño.  
Integración del diseño: Se pueden plantear una serie de elementos donde el diseño  
tiene que integrarse, pretendiéndose desarrollar proyectos profesionales.  
Diseño - Cliente: Importante para el comienzo y desarrollo de un proyecto, es el  
entendimiento entre el que solicita (cliente) y el diseño, dirigido al conocimiento real de  
sus necesidades traducibles o no, una idea (diseño) futura, siendo el cliente la persona  
que utiliza los servicios, el comprador.  
Diseño - Usuario: Es la relación directa que de forma precisa debe darse entre el  
diseñador y el usuario que en efecto es que el usa habitualmente el producto.  
Diseño - Productor: Es de igual importancia y para que se logre una integración  
global, la relación diseñador con producción es la que determina finalmente que el  
diseño sea asequible a la tecnología instalada y que el producto cumpla con los  
requisitos planteados y satisfaga la necesidad del usuario.  
Análisis de la calidad en el proceso de diseño  
Practicar el control de la calidad es desarrollar, diseñar, manufacturar y mantener un  
producto de calidad que sea el más económico, el más útil y siempre satisfactorio para  
el consumidor.  
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Los factores fundamentales para el éxito de un nuevo producto son los siguientes:  
Que el producto tenga una ventaja que lo diferencie claramente, un producto  
único y superior ante los ojos del cliente con ventajas económicas.  
Una perfecta comprensión de las necesidades, deseos y preferencia de los usuarios,  
así como una fuerte orientación hacia el mercado en todas las fases de desarrollo del  
producto, pero principalmente en la del diseño.  
Dedicar un gran esfuerzo al lanzamiento del producto, pero principalmente en la del  
diseño.  
Que exista una estrecha relación entre los recursos y los conocimientos tecnológicos  
que ya existen en la empresa y la tecnología que necesita el proyecto para su  
desarrollo. Aventurarse en nuevas áreas puede ser muy arriesgado.  
Que exista también una cerrada unión entre las necesidades y mercadotecnia, venta  
y distribución del producto, y los recursos y habilidades de este tipo que posee la  
empresa.  
Es importante también que haya un atractivo mercado para el nuevo producto, un  
mercado de gran crecimiento, potencial alto a largo plazo, así como un mercado con  
una débil competencia o ausencia de actividades competitivas.  
Por último, es fundamental que en todo momento la alta dirección de la empresa  
manifieste su apoyo y compromiso con el proyecto. (Rodríguez y Escalona, 1993, p.  
46)  
El perfeccionamiento continuo del diseño, rediseño, modificación, adaptación,  
perfeccionamiento y construcción de máquinas agrícolas exige que las mismas sean  
sometidas a estudios e investigaciones con el objetivo de obtener información sobre  
su capacidad técnica y de trabajo, sus índices económicos y otras características de  
explotación. (González y Tzucurov,1986, p. 41).  
En función de los objetivos que se persiguen se establecen los distintos tipos de  
pruebas, donde se tiene las siguientes:  
Prueba de prototipos: Son las que ocupan el mayor peso en el volumen de la  
experimentación por cuanto a ellas está unido el proceso de creación e introducción en  
la producción de nuevas máquinas.  
La primera etapa de prueba a que es sometido el primer prototipo de máquina, se  
realiza con el objetivo que este alcance su condición de trabajo, ajuste del proceso  
tecnológico y comprobar la exactitud de la selección de materiales y sus dimensiones y  
la tecnología de su construcción, también se comprueban las exigencias técnicas y  
agrotécnicas. Esta etapa de prueba es la de mayor responsabilidad, ya que en  
dependencia de los resultados que arroje como regla general, se decide el destino de la  
máquina.  
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La segunda etapa o prueba definitiva (estatal) la pasan los prototipos que pasan la  
primera prueba con éxito unido a ellas, se deben realizar pruebas al sistema tradicional  
que sustituiría a otras máquinas que realice el mismo trabajo con vista a tomar datos  
para realizar una evaluación comparativa.  
La segunda etapa de las pruebas del prototipo debe incluir los siguientes aspectos:  
Correspondencia que existe entre los parámetros técnicos que realmente tiene la  
máquina y los que señala la tarea proyecto.  
La efectividad agrotécnica, explotativa y económica de la nueva máquina en  
comparación con el proceso tecnológico tradicional.  
La posibilidad de usar nuevas máquinas en un proceso tecnológico con otras máquinas  
para permitir una mecanización compleja de la rama o de procesos determinados.  
Garantía de la máquina durante le explotación y facilidad de uso.  
La periodicidad y el carácter del desgaste y averías de las piezas de la máquina durante  
la ejecución de su trabajo.  
Las respectivas exigencias medio ambientales, higiénicas y de seguridad del trabajo  
que debe tener la máquina.  
De todos estos resultados, se determina si se puede o no introducir la máquina en las  
condiciones de suelo (y clima) en que se comprobó (González y Tzucurov,1986).  
Para el proceso de investigación y desarrollo del diseño de las maquinarias agrícolas,  
Sakai (1980) plantea los siguientes pasos:  
Objetivo, Diseño de planeamiento primario, Diseño del primer prototipo, Fabricación y  
prueba del primer prototipo, Diseño del segundo prototipo, Fabricación y prueba de  
segundo prototipo, Diseño del modelo de producción, Fabricación y prueba del modelo  
de producción e Inicio de la producción y distribución. Este autor no presenta las  
especificaciones necesarias para desarrollar cada fase. (p. 25)  
El desarrollo diseño y proyección de máquinas y técnicas para la agricultura es un  
proceso complejo. En este proceso, tomando como base los conocimientos  
agronómicos, de la ingeniería agrícola, los científicos y tecnológicos, se elaboran los  
planes de construcción de máquinas o mecanismos enfocados a resolver problemas o  
satisfacer necesidades que se generan en la actividad agropecuaria con la finalidad de  
hacer más eficiente el proceso de producción, tanto en el aspecto técnico como  
económico (Gaytán et al., 1997).  
Por otro lado, es recomendable en el proceso de diseño y desarrollo de máquinas,  
adoptar el enfoque de sistemas con el fin de avanzar sistemáticamente en el mismo.  
En algunas metodologías de diseño, se considera que, en cualquier proyecto de  
diseño y desarrollo de máquinas agrícolas, se deben considerar los tres aspectos  
importantes del diseño: principio funcional, estructural y económico. En ocasiones  
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alguno de estos principios será más crítico que el otro, en cuyo, caso el diseño  
estará regido principalmente por este principio, pero sin dejar de lado a los demás  
(Gaytán et al., 1997). En el diseño estructural se definen las características generales y  
particulares de la estructura desde el punto de vista de la seguridad estructural, es  
decir, en esta fase se ejecutan los cálculos referentes a la resistencia y rigidez de la  
máquina.  
Reingeniería y diseño concurrente  
La necesidad de cambiar rápidamente el ciclo de desarrollo de nuevos productos,  
mejorar respuestas de mercado, redefinir las operaciones, mejorar la calidad de los  
productos y fortalecer las relaciones con los clientes, está influyendo a las  
organizaciones para que implementen procesos de mejoramiento contínuo basados en  
la calidad total y reingeniería (Sánchez, 2000).  
Reingeniería: Reingeniería no es hacer más con menos, es con menos dar más al  
cliente. Es rediseñar los procesos de manera que estos no estén fragmentados. Lo  
central de la reingeniería según Hammer y Champy (1994), es que, “para obtener éxito,  
y se logren los resultados esperados de la transformación, es fundamental centrarse en  
los procesos y en la forma en que se hace el trabajo, lo cual es compartido por las  
filosofías de calidad total y justo a tiempo” (p. 61).  
Algunas características comunes de los procesos renovados mediante reingeniería son:  
se eliminan las estructuras piramidales; el trabajo se organiza por sistemas básicos y se  
estructuran por procesos integrados con enfoque sistémico dirigido todo hacia el cliente;  
los pasos del proceso se ejecutan en orden natural donde se puede explotar la  
ejecución simultanea de tareas; el trabajo se realiza en el sitio razonable; se reducen  
las verificaciones y controles; cambian las unidades de trabajo: de departamentos  
funcionales a equipos de proceso; los procesos tienen múltiples versiones (Sánchez,  
2000; Hammer y Champy, 1994).  
Ingeniería concurrente (IC): La definición más universalmente aceptada la define como  
un esfuerzo sistemático para un diseño integrado, concurrente del producto y de su  
correspondiente proceso de fabricación y de servicio. Pretende que los diseñadores,  
desde un principio, tengan en cuenta todos los elementos del ciclo de vida del producto,  
incluyendo calidad, costos y necesidades de los usuarios (IDA, 1986).  
El artículo tiene como objetivo exponer la propuesta de una metodología de diseño y  
desarrollo de la maquinaria agrícola con enfoque de sostenibildad.  
Metodología general de la investigación para el proceso de diseño y desarrollo  
La metodología para el proceso de diseño y desarrollo, que propone el autor, está  
basada en la combinación lógica de metodologías desarrolladas por investigadores  
estadounidenses sobre la base de métodos de dirección de solución de problemas, las  
desarrolladas por algunos investigadores japoneses para el proceso de diseño y  
desarrollo de la maquinaria agrícola, las elaboradas en los departamentos de ingeniería  
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mecánica agrícola de algunas universidades mexicanas y las confeccionadas en la  
universidad de Holguín para el proceso de construcción y perfeccionamiento de las  
combinadas cañeras, así como, en la experiencia personal y de muchos investigadores  
e innovadores tomadas a través de entrevistas no formales. Además, para el desarrollo  
de la misma se tuvieron en cuenta algunos principios básicos de la reingeniería y el  
diseño concurrente.  
A continuación, se describe la metodología seguida para el proceso de diseño y  
desarrollo de la maquinaria agrícola, la cual se representa también, en forma de  
diagrama de flujo (figura 1), dado el carácter iterativo del proceso de diseño. y la  
secuencia de operaciones seguidas. De cada fase, etapa o paso, se desarrollan los  
aspectos teóricos y prácticos fundamentales.  
Material y método  
En las condiciones de la producción material, la actividad práctica cotidiana y la  
investigación científica, se presentan situaciones problémicas que se manifiestan como  
dificultades existentes, necesidades e intereses, interrogantes, o situaciones que se  
desean cambiar.  
Esta etapa debe caracterizarse por una estrecha vinculación entre el diseñador o  
innovador con el usuario y el cliente.  
Luego de identificarse el problema, se define con claridad, para lo cual se formula en  
forma detallada, incluyendo las restricciones, las variables de entrada y salida, así como  
los estados inicial y final. La diferencia entre el planteamiento o identificación y la  
definición del problema, radica, en que, al delimitar el problema, éste se puede atacar  
en forma específica.  
Como instrumentos potenciales para desarrollar esta etapa o fase se recomiendan: la  
observación directa de las condiciones de producción en todos sus aspectos,  
entrevistas formales y no formales, encuestas, voto ponderado, valoración de criterio y  
tormenta de ideas. En esta fase se recopila la información relacionada con el problema.  
En el análisis del problema, se descompone el fenómeno en todas sus partes  
integrantes, se establece sus interrelaciones y el carácter jerárquico de los mismos. Se  
identifican las causas potenciales que contribuyen a la existencia del problema, para  
lo cual se aplica el análisis causa-efecto como principal instrumento, y luego se  
seleccionan las causas más significativas de acuerdo con el orden de prioridad que  
establece las condiciones para la cual se diseña o perfecciona el equipo.  
Diseño de planeamiento primario  
Estudio de las condiciones medioambientales, fitotécnicas y socioeconómicas donde  
trabajarán los equipos. Se estudiarán las características de los tipos de suelos más  
característicos donde se emplearán los equipos (especialmente sus propiedades físico-  
mecánicas, relieve y microrrelieve, nivel de compactación, erosión, salinización,  
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drenaje, fertilidad entre los fundamentales), y las condiciones climáticas. Se  
determinarán las actividades fitotécnicas comprendidas en la tecnología de producción  
del cultivo, debido al carácter de sistema en la utilización de los equipos que intervienen  
en el proceso. Se estudiarán los principales aspectos sociales y económicos que  
pueden limitar o favorecer la solución del problema, y se deben especificar las  
afectaciones sociales o medio ambientales que se pueden generar.  
Aspectos técnicos económicos a considerar en el diseño de planeamiento:  
Las máquinas que se diseñen y fabriquen deben satisfacer todos los  
requerimientos agrotécnicos, ser viables económicamente, ecocompatibles y  
garantizar que sea factible su introducción y aceptación en los sistemas  
agrícolas.  
Para la fabricación de los órganos de trabajo se debe analizar si se pueden  
utilizar elementos de fabricación nacional empleados en otras máquinas, así  
como laminado de fácil adquisición y materiales de desecho de la reparación de  
implementos y determinar los elementos o piezas que son necesarios adquirir.  
La tecnología para la fabricación de los diferentes elementos de la máquina se  
debe elaborar de forma asequible, tanto por los medios que se necesitan, como  
por los métodos, condiciones para realizarla y por el nivel y calificación técnica y  
profesional que necesitan los obreros y técnicos para fabricarla.  
En el diseño del equipo se debe partir de la concepción de que la estructura o  
bastidor de la máquina pueda ser utilizada como base para el montaje de otros  
órganos de trabajo. Ellos permiten aumentar el grado de reducción de los gastos,  
pues las estructuras de las máquinas e implementos representa entre el 15 y el  
60 % y más de los costos de fabricación.  
Considerar en el diseño estructural la construcción en delta o V de los bastidores  
o la disposición de los órganos de trabajo con esta configuración por la  
demostrada disminución de la resistencia a la tracción y por ende el ahorro  
energético.  
Considerar según el tipo de equipo que se diseñe, la instalación de órganos  
descompactadores, pues uno de los elementos más negativo del uso de la  
maquinaria agrícola lo constituye la compactación de los suelos que reduce el  
rendimiento de los cultivos en más de un 30%.  
Considerar en el diseño, que el equipo pueda realizar varias labores al mismo  
tiempo por el efecto positivo en lo económico y medioambiental.  
La compatibilidad con los usuarios, se materializa con la participación de éstos  
en su concepción, en la simplicidad de funcionamiento y facilidad de operación,  
reparación y mantenimiento de la máquina.  
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También en el diseño se debe tener en cuenta la continuidad de ulterior  
desarrollo tecnológico.  
Determinación de los parámetros agrotécnicos y propiedades físico-mecánicas del  
objeto con que se trabajará: Estos aspectos se utilizarán directamente en el diseño,  
rediseño, adaptación, modificación o perfeccionamiento de los equipos, ya que con  
ellos se determinarán las relaciones y las medidas más adecuadas para los elementos  
de máquinas, mecanismos y transformación de fuerza y movimiento.  
Los diseños experimentales, toma de muestras y los medios y procedimientos que  
se utilicen para obtener datos o información, deben garantizar la mayor confiabilidad  
y aproximación a las condiciones reales. Las mediciones y observaciones del objeto, se  
procesan estadísticamente acorde a las necesidades que se requieren en el diseño.  
Generación de alternativas de solución  
Las soluciones se plantean a partir del problema, el objetivo, las informaciones o datos  
recogidos y analizados en los pasos anteriores, las principales causas del problema y  
los elementos que favorecen y los que se oponen (restricciones y limitaciones).  
Es importante utilizar la experiencia pasada en soluciones análogas. Se debe  
considerar la participación de todos los factores involucrados y personas de cualquier  
calificación o rama que sean ingeniosas o que hayan tenido una labor destacada en la  
innovación, sin dejar de considerar los que poseen amplios conocimientos del problema  
que se trata. Se desarrolla la ingeniería conceptual, donde se propone la configuración  
general del equipo u objeto, así como los sistemas, subsistemas y mecanismos que lo  
deben conformar, a la vez que se deben plantear diferentes posibilidades de  
combinación entre los sistemas.  
En esta fase debe quedar claro, de cada alternativa que se plantee, la estructuración y  
configuración de cada equipo u objeto que se proponga como solución con un croquis  
preliminar de ellos, principalmente el referido a los órganos de trabajo y procesos  
tecnológicos, o sea, el aspecto funcional.  
Evaluación, selección y planificación de la solución  
Se debe decidir sobre la solución óptima más viable, factible y eficiente de forma  
participativa de todos los actores involucrados. En esta fase se debe evaluar todas las  
alternativas existentes sobre la base de los criterios y restricciones impuestas al  
principio. En la evaluación se tomarán en cuenta aspectos de funcionalidad, proceso de  
fabricación, economía, sencillez, eficiencia, confiabilidad, versatilidad, facilidad de  
mantenimiento, operación y reparación, factibilidad, eficacia, aspectos de seguridad y  
ergonomía, requerimientos de potencia, medioambientales y socioeconómicos entre los  
fundamentales.  
Para la evaluación y selección de la solución, es importante en el análisis el enfoque  
sistémico y participativo, tanto técnico como social, el enfoque medio ambiental y de  
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sostenibilidad de la agricultura, así como, el de las condiciones concretas existentes,  
tales como las edafoclimáticas, fitotécnicas y socioeconómicas.  
Asimismo, es conveniente elaborar un proyecto de investigación y desarrollo para que  
sea financiado por cualquier organismo o institución territorial, nacional o internacional,  
así como, determinar las acciones y su secuencia que son decisivas para la puesta en  
práctica de la solución.  
Se debe establecer con claridad, en todos sus aspectos, el sistema de control de la  
calidad en la ejecución de la alternativa seleccionada. Como instrumentos potenciales  
para seleccionar, evaluar y planificar la alternativa más adecuada, se propone: la  
reducción del listado sobre la base de los criterios seleccionados como más  
importantes, votación ponderada sobre la base de los mismos criterios, el análisis  
costo- beneficio y otros análisis económicos financieros, diagramas de flujo y  
análisis de campo de fuerza.  
Diseño del proceso tecnológico del equipo y desarrollo de la teoría y cálculo de  
los órganos de trabajo  
El diseño del proceso tecnológico de trabajo en detalles del equipo (aspecto  
funcional), se ejecuta sobre la base de la necesidad de lo que la máquina o equipo  
debe realizar para satisfacer al usuario, para lo cual se diseñan los componentes,  
sistemas y procesos que lo deben efectuar. Luego se desarrolla la teoría y cálculo de  
los distintos órganos de trabajo donde se definen los fundamentos teóricos,  
configuraciones geométricas y dimensiones de los componentes y sistemas.  
Diseño del primer prototipo  
Se diseñan los elementos ideados o modelos para los distintos mecanismos, sistemas o  
componentes del equipo u objeto seleccionado como alternativa, sobre la base de la  
teoría y cálculo de los órganos de trabajo desarrollada y demás elementos que se  
desprenden de la etapa anterior. El objetivo fundamental en ésta etapa, es juzgar  
cualitativamente el equipo u objeto y los recursos (insumos y medios), para determinar  
si la solución es factible. No se fijan en ésta etapa las medidas finales, geometría, color  
y peso con exactitud, aunque se hacen los cálculos de resistencia de aquellos  
elementos y mecanismos que no tengan semejanzas con presentes en equipos  
similares utilizando programas de Diseño asistido por computadoras (CAD).  
Fabricación y prueba del primer prototipo  
Se construye el primer prototipo, definiéndose y validándose la tecnología para la  
fabricación de cada uno de sus componentes. Los elementos o componentes  
susceptibles a cambios se deben fabricar de modo que su ensambladura permita  
cambiarlos fácilmente y sin necesidad de cambiar o modificar los restantes. En la  
fabricación se deben considerar el empleo de elementos de otros equipos, elementos  
ligeros, empleo de materiales de desecho, y las tecnologías de construcción más  
simples o sencillas posibles.  
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Las pruebas deben realizarse en los períodos agrotécnicos y las zonas más  
representativas. La primera evaluación que se le debe realizar al prototipo, es la de  
la funcionalidad en las condiciones de prueba previstas, según las normas nacionales  
e internacionales establecidas para ello. Su objetivo es que éste alcance su condición  
de trabajo y ajuste al proceso tecnológico, también se comprueban las exigencias  
agrotécnicas. Si los resultados de esta evaluación son satisfactorios, se procede a  
realizar las demás evaluaciones, aceptarse el prototipo y pasar al diseño del segundo  
con modificaciones mínimas. También existe la posibilidad de que el prototipo fracase  
en las pruebas, en cuyo caso tendrá que ser modificado en forma severa, o bien  
descartado como solución posible, de ocurrir lo mismo, hay que volver a las demás  
alternativas.  
Las evaluaciones previstas según las normativas nacionales e internacionales para  
las pruebas a los equipos son las siguientes: Peritaje técnico, Evaluación agrotécnica,  
Evaluación tecnológico explotativa, Evaluación de la fiabilidad, Evaluación de las  
condiciones de seguridad laboral e higiene del trabajo, Evaluación energética,  
Evaluación económica y Evaluación ambiental y social.  
Al primer prototipo según las características, calidad obtenida en su fabricación,  
aproximación a la versión final y resultado de la prueba de funcionalidad, se le  
pueden realizar todas las pruebas, parte o algunos aspectos de ellas, según las  
necesidades o lo decidido por el diseñador, de manera que le permita efectuar una  
evaluación con calidad del equipo y le sirva de base para los futuros cambios,  
modificaciones, perfeccionamientos o rediseño del mismo. Los datos obtenidos durante  
las evaluaciones, se procesan y analizan y se sacan las conclusiones sobre la eficacia  
de la solución; es importante la observación constante del funcionamiento y proceso  
tecnológico del equipo durante las pruebas, con el objetivo de detectar las posibles  
causas que provocan las insuficiencias.  
Diseño del segundo prototipo  
Se le realiza al prototipo que pasaron las primeras pruebas con éxito. Se diseñan los  
diferentes componentes del equipo con sus medidas finales, geometría o forma  
exacta, color y peso a partir de las restricciones que impone la realidad durante las  
pruebas de campo, los requerimientos agrotécnicos y propiedades físico - mecánicas  
del objeto que se elabora, las causas que provocan insuficiencias de todo tipo y  
magnitud durante el trabajo del equipo y la teoría y cálculo de los órganos de trabajo  
desarrollada y validada en el primer prototipo, o sea, se perfecciona el diseño funcional  
y se realiza el diseño estructural, siendo el primero el punto de partida del segundo. El  
diseño estructural es la parte del proceso de diseño, en la que se determinan las  
dimensiones de cada uno de los elementos y mecanismos que integran el equipo u  
objeto, de tal forma que éstos soporten las cargas de servicio desde el punto de vista  
de la seguridad estructural, es decir, en esta fase se ejecutan en su totalidad los  
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Recepción: 18/06/2023 Aprobado: 30/09/2023  
cálculos referentes a la resistencia y rigidez de los diferentes elementos y mecanismos  
del equipo u objeto a través de programas de Diseño asistido por computadoras (CAD).  
Fabricación y prueba del segundo prototipo  
Se fabrican los diferentes elementos y mecanismos del equipo con sus medidas  
calculadas finales, su geometría o forma exacta, color y peso, a partir de las tecnologías  
de fabricación validadas en el primer prototipo y según los principios generales  
planteados en el primero.  
Se realizan las pruebas en las condiciones determinadas y se efectúan las evaluaciones  
previstas según las normativas relacionadas anteriormente. En ésta etapa se tiene en  
cuenta los procedimientos y aspectos generales planteados en la primera. Unido a las  
pruebas de éste prototipo, se deben realizar pruebas al equipo tradicional que  
sustituiría, si existe, con vistas a recopilar datos para realizar una evaluación  
comparativa, de no existir, se compara con la labor manual.  
Se tendrán en cuenta durante y al concluir la prueba los aspectos y procedimientos  
generales que se describieron en la prueba anterior.  
Diseño del modelo de producción  
Se trata mediante un diseño adecuado, darle solución a las causas de las insuficiencias  
de todo tipo, que se presentaron en las pruebas del segundo prototipo. Se dará una  
completa descripción ingenieril, incluyendo planos de manufactura y de montaje o  
ensambladura, así como, las especificaciones de dimensiones, tolerancias, materiales,  
capacidades, tecnologías de construcción, etc. Este diseño definitivo podrá ser  
recomendado para su fabricación comercial, una vez que satisfaga las pruebas de  
campo. En caso contrario, sufrirá aún ligeras modificaciones. En el diseño definitivo, es  
importante que participen todos los factores o actores involucrados o afectados por la  
solución.  
Fabricación y prueba del modelo de producción  
Se fabrica el equipo con sus dimensiones y características exactas, con las tecnologías  
de construcción validadas en el primer y segundo prototipo, considerando los mismos  
principios aplicados en la construcción de los anteriores prototipos.  
Las pruebas y evaluaciones al modelo de producción deben incluir lo siguiente: Las  
evaluaciones establecidas según las normativas vigentes relacionadas anteriormente;  
correspondencia que existe entre los parámetros técnicos y agrotécnicos ajustados  
que realmente resultan durante el trabajo la máquina y los que se señalan en la  
tarea de proyecto o en la alternativa seleccionada; la efectividad agrotécnica, técnica,  
tecnológico-explotativa, energética, y económica del nuevo equipo, en comparación  
con el proceso tecnológico realizado por el equipo tradicional si existe o con la labor  
manual, garantía del equipo durante la explotación y facilidad de uso u operación, de  
mantenimiento y reparación; observación constante del funcionamiento y proceso  
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Metodología para el diseño y desarrollo de la maquinaria agrícola con enfoque sostenible  
José Antonio González Marrero  
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tecnológico del equipo, para detectar las posibles causas de las insuficiencias que se  
presenten y otras.  
Los datos obtenidos por las mediciones y observaciones del proceso durante la prueba,  
se procesan y analizan y se sacan las conclusiones finales sobre la eficiencia y eficacia  
del equipo en las condiciones edafoclimáticas, socioeconómicas y fitotécnicas para las  
que se propone. Se señalan las modificaciones o perfeccionamientos necesarios a  
realizar para eliminar las insuficiencias o dificultades presentadas, así como las  
principales características e indicadores técnicos explotativos del equipo.  
Se dan las siguientes recomendaciones: las soluciones, si hay nuevos problemas  
creados por el uso del nuevo equipo; indicar las modificaciones o perfeccionamientos a  
realizar en la máquina, sin que esto conlleve a diseñar o construir otro equipo; preparar  
un grupo experimental (si sobre el equipo no se necesita hacer cambios severos) para  
probarlos en distintas condiciones y determinar su factibilidad de trabajo en cada caso;  
modificar el prototipo existente, cuando es necesario que sufra cambios de envergadura  
y pase de nuevo la prueba de campo, siempre y cuando no conlleve a diseñar y  
construir otro equipo; la tecnología de fabricación del equipo y las exigencias  
agrotécnicas y tecnológicas del equipo.  
Una vez que el diseñador o diseñadores estén convencidos de las virtudes, ventajas y  
desventajas del equipo desarrollado, se procede a presentar el diseño y recomendarlo  
como una solución óptima al problema inicial a la empresa productora.  
El inicio de su producción, debe realizarse en las instalaciones que cuenten con los  
recursos y medios mínimos indispensables recogidos en la tecnología de fabricación del  
equipo, cumpliendo estrictamente las normas y medidas de diseño establecidas y un  
riguroso control de la calidad de los elementos componentes que se fabrican y del  
equipo en general. La distribución se realiza a los clientes o usuarios identificados al  
inicio y que se han comprometido con su producción y generalización. Es necesario  
asesorar y capacitar a los usuarios hasta que tengan pleno dominio del funcionamiento  
y explotación del equipo.  
Todo ello se expone en la siguiente figura:  
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Figura 1. Flujograma del proceso de diseño y desarrollo. Fuente: elaboración propia.  
IDENTIFICACIÓN Y DEFINICIÓN DEL PROBLEMA  
INFORMACIÓN SOBRE EL PROBLEMA Y SU ANÁLISIS  
OBJETIVOS  
DISEÑO DE PLANEAMIENTO PRIMARIO  
Estudio de las  
condiciones  
edafoclimáticas,  
fitotécnicas y  
socioeconómicas  
donde  
Generación de  
alternativas de  
solución  
Evaluación,  
selección y  
planificación de  
la solución  
Determinación  
de los  
parámetros  
agrotécnicos y  
propiedades  
físico -  
Diseño del  
proceso  
tecnológico  
del equipo y  
desarrollo de  
la teoría y  
cálculo de los  
órganos de  
trabajo  
trabajarán los  
equipos  
mecánicas del  
objeto  
DISEÑO DEL PRIMER PROTOTIPO  
FABRICACIÓN  
PROTOTIPO  
Y
PRUEBA DEL PRIMER  
EVALUACIONES  
- Condiciones de prueba  
-Funcionabilidad  
-Peritaje técnico  
-Agrotécnica  
DISEÑO DEL SEGUNDO PROTOTIPO  
-Tecnológica – explotativa  
-Fiabilidad  
-Energética  
FABRICACIÓN  
PROTOTIPO  
Y
PRUEBA DEL SEGUNDO  
-Económica  
-Seguridad  
DISEÑO DEL MODELO DE PRODUCCIÓN  
laboral  
e
higiene del trabajo  
-Medio ambiental  
-Socioeconómica  
FABRICACIÓN Y PRUEBA DEL MODELO DE  
PRODUCCIÓN  
INICIO DE LA PRODUCCIÓN Y DISTRIBUCIÓN  
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Consideraciones finales  
La metodología elaborada para el diseño y desarrollo de la maquinaria agrícola  
considera para el diseño de equipos condicionantes técnicos, tecnológicos,  
económicos, ambientales y socioculturales y su sostenibilidad en el tiempo.  
La metodología elaborada incluye fases o etapas donde se exponen los aspectos  
teóricos y prácticos fundamentales para su implementación, así como aspectos  
organizativos, técnicos, económicos, medioambientales y sociales a tener en cuenta.  
En la metodología se consideran también principios tales como el enfoque sistémico y  
participativo de todos los actores involucrados en el proceso, los métodos de trabajo en  
grupo, las técnicas de solución de problemas, el trabajo en grupos multidisciplinarios y  
los agroecológicos.  
Referencias  
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Habana: MES, Enpes.  
Hammer, M. y Champy, J. (1994). Reingeniería. Colombia: Grupo Editorial Norma.  
Rodríguez, A. R. y Escalona, J. (1993). Metodología para el diseño de cabinas para las  
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Sakai, J. (1980). Proceso de investigación y desarrollo del diseño de las maquinarias  
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