Flory Industries se prepara para la cosecha de nueces

Los elevadores de campo desempeñan un papel vital en la cosecha de frutos secos como almendras, nueces pecanas, avellanas, nueces y pistachos. Utilizados para transferir los frutos secos a camiones tolva o apilamientos, facilitan el procesamiento de entre 22.500 y 113.000 kg de producto al día durante la temporada de cosecha de otoño.

Se dice que el elevador de campo eléctrico Flory 4840E elimina hasta 57 kg de emisiones de carbono por máquina en el campo diariamente. (Foto: Flory Industries)

Los elevadores de campo diésel pueden pasar aproximadamente el 80 % de su ciclo de trabajo a ralentí bajo entre cargas, lo que representa aproximadamente el 45 % del consumo total de combustible. Estos largos periodos de funcionamiento improductivo, intercalados con la necesidad de energía instantánea, hacen de este equipo el equipo ideal para un sistema de propulsión electrificado.

Flory Industries, un fabricante líder de equipos para la cosecha de nueces, reconoció el potencial de la electrificación en esta aplicación y buscó proveedores potenciales.

“A principios de 2023, nos reunimos con varios de los grandes fabricantes de equipos originales (OEM) que ofrecen baterías de iones de litio de gran capacidad”, dijo Kyle Dreyer, ingeniero de Flory Industries. “Nos decidimos por Caterpillar por el apoyo inigualable que nos han brindado en proyectos de motores diésel. Sabíamos que Cat y nuestro distribuidor Cat, Holt de California, serían de gran ayuda para llevar este proyecto desde su concepción hasta su finalización”.

El proyecto de demostración resultante se ha convertido en la primera presentación de una máquina prototipo realizada por un OEM externo que utiliza la solución de batería de Caterpillar.

Componentes de la electrificación

El prototipo de elevador de campo eléctrico Flory 4840E utiliza una cartera de componentes de tren motriz eléctrico Rexroth eLion, incluido un motor eléctrico de 130 hp, combinado con una batería de iones de litio Cat de 600 voltios y 64 kWh.

El proyecto de demostración es la primera presentación de un prototipo de máquina por parte de un fabricante de equipos originales (OEM) externo que utiliza la solución de batería de Caterpillar. (Foto: Flory Industries)

“Nos decidimos por la cartera de componentes eLION de Rexroth porque podían suministrar todo lo necesario para alimentar y cargar nuestro ascensor”, dijo Dreyer. “El apoyo de Rexroth y de nuestro socio de integración de Rexroth, Hydraulic Controls Inc., fue otro factor decisivo”.

Los componentes funcionan con voltajes de 275 a 825 VCC. "Eso nos motivó a usar la batería Cat de 600 voltios, ya que 600 voltios serían suficientes para cualquier máquina que electrifiquemos en el futuro", señaló Dreyer. "La batería Caterpillar fue diseñada internamente y tiene un diseño modular flexible. Estos dos factores nos dieron la confianza de que sería un diseño confiable y no presentaría problemas en la cadena de suministro".

La batería y los componentes del sistema de propulsión eléctrico requieren refrigeración líquida. «Recurrimos a AKG, un proveedor de confianza de sistemas de refrigeración para nuestros motores. Su gama de productos AKG Green ofrecía las soluciones que necesitábamos», declaró Dreyer. «Utilizamos el sistema de gestión térmica de baterías de 5 kW para el circuito de la batería. Y utilizamos su sistema de refrigeración de electrónica de potencia de alto rendimiento para mantener los componentes del eLion a la temperatura adecuada».

Solución integrada

Holt of California, el distribuidor local de Cat, ha aplicado su conocimiento específico de la arquitectura de equipos y los ciclos de trabajo de Flory para brindar soporte diario de ingeniería, integración y pruebas para el proyecto de demostración.

Los ingenieros están optimizando el sistema para permitir una jornada laboral estándar de 10 horas en campo con una sola carga, con recarga completa durante la noche. El equipo está integrando las baterías con inversores, motores, controles electrónicos, servicios digitales y otras tecnologías críticas en una solución de alta densidad energética que, según Caterpillar, aborda las preocupaciones comunes de los usuarios y demuestra sus numerosos beneficios.

Al reemplazar el motor tradicional por un sistema de propulsión eléctrico, se afirma que el nuevo sistema elimina hasta 57 kg de emisiones de carbono por máquina en el campo diariamente, a la vez que elimina los costos de compra, transporte y almacenamiento de combustible diésel. Un elevador de campo diésel puede consumir aproximadamente $95 en combustible por jornada laboral de 10 horas, según Dreyer, mientras que el elevador de campo eléctrico 4840E consume solo $5 en electricidad durante el mismo período.

El 4840E también proporciona un par motor instantáneo. "La máquina nunca se caló por una correa sobrecargada. Los elevadores diésel a veces se calan y obligan al agricultor a retirar las nueces de la correa con una pala", señaló Dreyer.

El bajo nivel de ruido es otra ventaja. "El 4840E es prácticamente silencioso entre descargas", dijo Dreyer. "La reducción de ruido es excelente para las casas cercanas y fue una característica sorprendentemente popular entre los trabajadores agrícolas".

Además, Dreyer dijo que el Distrito de Control de la Contaminación del Aire del Valle de San Joaquín puede cubrir hasta el 85% del costo del modelo eléctrico si el agricultor devuelve un viejo elevador diésel.

Batería Cat en el elevador de campo eléctrico Flory 4840E. (Foto: Caterpillar)

El desarrollo está en curso

Los ingenieros de Flory coordinan el proyecto de demostración desde la sede y el centro de desarrollo de la empresa en Salida, California, con el apoyo de los equipos de Caterpillar y Holt of California ubicados en el área de Sacramento. El prototipo inicial completó con éxito las pruebas de cosecha de 2024 (ver más abajo).

Según Dreyer, Flory Industries espera utilizar el proyecto para adquirir experiencia en sistemas de propulsión eléctricos a batería para estar listo cuando las regulaciones o los avances tecnológicos hagan de la electrificación la solución preferida.

“También queríamos forjar relaciones con proveedores del sector de la energía eléctrica a batería”, dijo. “En la agricultura, hay muchas máquinas con motores diésel de bajo ciclo de trabajo. Al igual que nuestro elevador de campo, serán un excelente ejemplo para cambiar a la energía a batería”.

El proyecto 4840E ya está demostrando ser un punto de partida para el diálogo con los agricultores sobre sus opiniones acerca de los equipos eléctricos y los desafíos de la recarga en áreas remotas.

“Los agricultores son muy receptivos a los vehículos eléctricos a batería”, dijo Dreyer, “especialmente cuando pueden reducir sus costos de propiedad”.

Está previsto que las unidades piloto del ascensor eléctrico 4840E estén disponibles para los clientes en 2025, y la producción completa se espera para 2026.

Nota del editor: El proyecto de demostración de prototipos de Caterpillar y Flory Industries fue finalista para la aplicación de producto todoterreno del año 2024 de los premios Power Progress Summit Awards.

Resultados de las pruebas de campo

Completada durante la temporada de cosecha de otoño en la región del Valle Central de California, la prueba de campo del elevador de campo eléctrico Flory 4840E demostró con éxito cómo un tren de potencia alimentado por batería de 600 voltios puede brindar el rendimiento, la confiabilidad y la durabilidad que actualmente proporciona un motor diésel convencional de 74 hp al mismo tiempo que reduce el mantenimiento y opera con cero emisiones de escape, afirmó Caterpillar.

Con el apoyo de Holt de California, el prototipo se probó durante siete semanas en huertos de almendras y nueces de California, uno de ellos en Heinrich Farms, una finca de 487 hectáreas ubicada en Modesto. Allí, la unidad funcionó una jornada laboral completa de 10 horas con una sola carga, cargando 190.000 kg de nueces en remolques durante la prueba.

El prototipo eléctrico durante las pruebas de cosecha de 2024. (Foto: Flory Industries)

Para superar las limitaciones de estar fuera de la red, Heinrich Farms recargó completamente el elevador de campo electrificado durante la noche en horas no laborales utilizando el sistema de almacenamiento de energía de batería móvil Cat XES60 Compact ESS, que proporciona hasta 56,8 kWh de capacidad.

“El elevador de campo electrificado de Flory fue confiable y descargó nuestra cosecha tan rápido como los equipos convencionales con motores diésel, generando mucho menos ruido”, dijo Jerad Heinrich, gerente de huerto de Heinrich Farms. “Duró un día entero de trabajo sin parar para recargar, y estamos ansiosos por usarlo de nuevo para nuestra próxima cosecha a medida que la tecnología continúa avanzando”.

El elevador a batería está diseñado para configurarse con Cat Connect, lo que permite a los propietarios de equipos y distribuidores Cat monitorear de forma remota el rendimiento durante los ciclos de operación y carga.

“Hemos obtenido información valiosa trabajando con Flory para aplicar nuestros conocimientos de electrificación y sistemas de alto voltaje a los entornos exigentes de las granjas de California”, afirmó Steve Ferguson, vicepresidente sénior de Sistemas de Energía Industrial de Caterpillar. “Este proyecto demostró cómo Caterpillar se está alineando con éxito con otros innovadores para desarrollar tecnologías que maximizan el rendimiento y la fiabilidad de las máquinas electrificadas en lugares de trabajo reales. Caterpillar puede ofrecer a sus clientes acceso a todo el ecosistema de componentes, información y la infraestructura de carga”.