Diseño estructural y análisis por elementos finitos de un motocultor agrícola de baja potencia a partir de la reconversión de motocicletas en desuso, destinado a pequeños productores agropecuarios

Abstract

Este trabajo aborda el diseño y análisis estructural de un motocultor agrícola de baja potencia, desarrollado a partir de la reconversión de motocicletas en desuso, con el propósito de ofrecer una solución económica y sostenible a pequeños productores agropecuarios. Mediante el uso de herramientas de diseño CAD (Autodesk Inventor 2025) y análisis por elementos finitos (ANSYS Student 2025), se busca garantizar la resistencia y funcionalidad del equipo bajo condiciones de operación típicas en terrenos agrícolas. Los resultados preliminares sugieren que es posible aprovechar componentes de motocicletas en desuso, como el motor y la transmisión, para reducir costos de fabricación, promoviendo la sostenibilidad y el acceso a tecnología agrícola en comunidades rurales. El análisis de elementos finitos se utilizó como una herramienta central para evaluar el comportamiento de la estructura del motocultor agrícola, teniendo en cuenta las diversas condiciones de carga. Se probaron tres configuraciones de diseño, cada una con diferentes propiedades en términos de distribución de peso, alcanzando la geometría y los puntos de estrés. Estos modelos fueron sometidos a cargas imitadas, que denotan el uso de equipos reales en terrenos secos, teniendo en cuenta tanto la dureza de la tierra como la fuerza que el operador puede ejercer sobre la estructura. De los resultados obtenidos, el factor de seguridad es clave para el diseño estructural, se calcularon en áreas críticas de la estructura, que permitieron determinar cuál de los prototipos se adapta a las condiciones de uso en los diferentes tipos de suelos. Este enfoque no solo confirma la viabilidad del diseño, sino que también proporciona una base técnica confiable para futuras etapas de construcción y pruebas de campo.This project presents the design and structural analysis of a low-power agricultural walk- behind tractor, developed through the repurposing of disused motorcycles, with the aim of offering an affordable and sustainable solution for small-scale farmers. Using CAD design tools (Autodesk Inventor 2025) and finite element analysis (ANSYS Student 2025), the structural integrity and functionality of the equipment were evaluated under typical working conditions in rural agricultural environments. Preliminary results indicate the feasibility of reusing discarded motorcycle components, such as the engine and transmission, to reduce manufacturing costs while promoting sustainability and technological access in rural communities. Finite element analysis was used as a key tool to assess the mechanical behavior of the frame under different load conditions. Three design prototypes were tested, each with varying characteristics in terms of weight distribution, frame geometry, and critical stress points. The models were subjected to simulated loads that represent real working conditions in dry soils, considering both the mechanical resistance of the terrain and the force typically exerted by the operator. Based on the results, safety factors were calculated in the most critical areas of the structure, allowing for the identification of the most suitable design for different soil types. This methodology not only confirms the viability of the proposed design but also provides a reliable technical foundation for future stages of fabrication and field testing