Análise do desempenho da máquina 'slingshot' em subsistemas de colheita em florestas de eucalipto

Analysis of the performance of a slingshot machine in subsystems of eucalyptus forest harvesting

MÁQUINAS AGRÍCOLAS

Análise do desempenho da máquina 'slingshot' em subsistemas de colheita em florestas de eucalipto¹

Analysis of the performance of a slingshot machine in subsystems of eucalyptus forest harvesting

Amaury P. de Souza^I; Luciano J. Minette^I; Fábio M. T. Moreira^II; Carlos C. Machado^I; Kátia R. Silva^III

^IDEF/UFV, CEP 36570-000, Viçosa, MG. Fone: (31) 3899-2466. E-mail: [e-mail], [e-mail] e [e-mail]

^IIIBAMA, CP 09870, CEP 70818-900, Brasília, DF. Fone: (61) 3161-1594. E-mail: [e-mail]

^IIIGrupo Orsa Florestal, CEP 68240-600, Monte Dourado, PA. Fone: (93) 3736-6480. E-mail: [e-mail]

RESUMO

Com este trabalho, objetivou-se avaliar, técnica e economicamente, o 'slingshot' em diferentes subsistemas de colheita em florestas de eucalipto. A análise técnica englobou um estudo de tempos e movimentos e produtividade, e a análise econômica envolveu os parâmetros custo operacional, custo de produção e rendimento energético. O elemento processamento nos subsistemas 1 e 2 consumiu mais da metade do tempo do ciclo operacional; já no subsistema 3 os elementos busca e corte, e processamento representaram, juntos, cerca de 75% do tempo do ciclo total. Chegou-se ao custo operacional de US$ 68,45 ha^-1 nos subsistemas 1 e 2 e de US$70,78 ha^-1 no subsistema 3. Nos subsistemas 1, 2 e 3 os custos de produção do 'slingshot' foram de US$ 1,67; 2,02 e 5,47 m^-3 (com casca), respectivamente. O rendimento energético foi de 3,60; 4,37 e 11,42 g kW^-1 m^-3 com casca, respectivamente.

Palavras-chave: colheita florestal, custo, mecanização florestal

ABSTRACT

This work had the objective to evaluate technically and economically a slingshot machine in different timber harvesting subsystems in eucalyptus forests. The analysis technique included productivity and a motion and time study. The economic analysis included the parameters- operational cost, production cost, and energy consumption rate. The element processing in subsystems 1 and 2 consumed more than half of the operational cycle time. In the subsystem 3, the elements searching and cutting trees and processing represented together about 75% of the total cycle time. The operational cost was US$68.45 ha^-1 in the subsystems 1 and 2 and US$70.78 ha^-1 in the subsystems 3. The slingshot production costs were US$ 1.67; 2.02 and 5.47 m^-3, in the subsystems 1, 2 and 3, respectively. The energy consumption rate were 3.60; 4.37 and 11.42 g kW^-1 m^-3, in the subsystems 1. 2 and 3, respectively.

Key words: timber harvesting, logging cost, forest mechanization

INTRODUÇÃO

Em relação à formação econômica do País, a economia florestal brasileira tem sido responsável, anualmente, por aproximadamente 4% do Produto Interno Bruto (PIB), gerando 600.000 empregos diretos, US$ 450 milhões em arrecadação de impostos e US$ 4,1 bilhões em divisas de exportação (Garlipp,1995).

Para manter a competitividade é necessário aumentar a produtividade e reduzir custos; com isto, a colheita, por ser o item que mais onera o custo de produção da madeira no Brasil (Bagio & Stohr, 1978, Tanaka, 1986, Machado, 1984, Valverde 2000), precisa ter suas operações otimizadas, de forma que a qualidade seja melhorada, as perdas diminuídas e os custos minimizados.

De acordo com DURATEX (1999), com a abertura das importações, por volta de 1994, boa parte das empresas brasileiras iniciou a mecanização da colheita. Desde então, verifica-se aumento contínuo do nível de mecanização intensa e, em maior escala, na colheita de florestas em primeira rotação, em que o alto volume por árvore e a homogeneidade da floresta colaboram para sua viabilização. Diz-se ainda que o nível atual de mecanização no País só não é maior devido à dificuldade de viabilização em florestas com mais de um fuste por cepa e baixo volume por árvore, normalmente verificada em florestas manejadas com duas ou até três rotações. A colheita da madeira com baixo volume por árvore é um dos grandes desafios para os técnicos da área e um dos principais objetos de pesquisa no segmento na atualidade (DURATEX, 1999).

Com o presente trabalho, objetivou-se avaliar, técnica e economicamente, o desempenho do 'slingshot' em diferentes subsistemas de colheita em florestas conduzidas.

MATERIAL E MÉTODOS

Região de estudo

A pesquisa foi conduzida em povoamentos florestais de uma empresa do setor, situados na região noroeste do Estado de São Paulo, entre os paralelos 22º55' de latitude sul, 48º50' de longitude oeste e a 750 m de altitude. O solo predominante na região é o Latossolo Vermelho-Escuro (LE), relevo plano a suave ondulado. Conforme a classificação de Koeppen, o clima característico da região é o Cwa, clima quente úmido, de inverno seco. A precipitação média anual é de aproximadamente 1.200 mm, a temperatura média anual se situa em torno de 21 ºC e a umidade relativa média do ar é de 60%.

Descrição do 'slingshot'

O 'slingshot' analisado neste trabalho se compõe de uma máquina-base, marca Timberjack, modelo 608, motor Cummins, cabeçote de corte da marca Risley, modelo S1821, com capacidade de corte de 21 polegadas e velocidade de desgalhamento de 2,5 m s^-1, disco de corte com 32 dentes, tempo de corte de 4-5 s e 300 rpm, torre de corte de 2,80 m, com rotação lateral de 220º que tem, como aspecto operacional próprio, a sua capacidade de operação com várias árvores simultaneamente, como ilustra a Figura 1.

Subsistemas de colheita

Os subsistemas avaliados foram:

Subsistema 1: O Feller-Buncher iniciava a derrubada direcionando a base dos feixes de árvores para a extremidade do talhão, onde se iniciou o trabalho, formando os feixes a aproximadamente 45 graus em relação ao alinhamento de plantio; depois da derrubada da primeira metade dos dois eitos, deslocava-se para a outra extremidade do talhão iniciando-se, assim, a derrubada da segunda metade do primeiro eito de trabalho e, posteriormente, a derrubada da outra metade do segundo eito. A etapa seguinte foi a extração, com o Skidder, o qual se deslocava da margem da estrada até o local onde se encontravam os feixes; em seguida, acionava-se a abertura das garras da pinça, abaixando-a, prendendo e suspendendo o feixe parcialmente em relação ao solo, iniciando o arraste em direção à margem do talhão, onde o feixe de madeira era posicionado ao lado dos outros. Aproximadamente metade dos feixes era arrastada para uma extremidade do talhão e a outra metade para a extremidade oposta; os feixes na margem do talhão eram dispostos num ângulo de aproximadamente 30º em relação ao sentido do alinhamento do plantio. A etapa final deste subsistema consistiu no processamento da madeira, realizado pelo 'slingshot', que se deslocava em uma faixa de ±4 m entre os feixes arrastados pelo Skidder e as pilhas formadas pela madeira já processada, sendo a galhada depositada entre os feixes arrastados pelo Skidder e a pilha formada na margem do talhão.

Subsistema 2: A derrubada também foi realizada com o Feller-Buncher, que derrubava cada um dos dois eitos de trabalho, todos num único sentido, com a base dos feixes direcionada para a extremidade do talhão em que se iniciava a derrubada; os feixes eram direcionados a aproximadamente 30º em relação ao alinhamento do plantio; depois, foi realizado o processamento da madeira dentro do talhão, pelo 'slingshot'. A movimentação da máquina foi feita de acordo com o sentido de deslocamento do Feller-Buncher iniciando o processamento pela extremidade do talhão onde o Feller-Buncher finalizou a derrubada do eito. A etapa final deste subsistema consistiu na extração realizada com o Forwarder, que se deslocava sobre a mesma linha de tráfego do 'slingshot', extraindo cada eito de trabalho isoladamente, ou seja, realizando o carregamento apenas por um lado, pelo fato da distância entre as pilhas de cada eito ser maior que o alcance máximo da grua do Forwarder. Metade do comprimento de cada eito de trabalho foi extraída para cada extremidade do talhão, visando otimizar a distância média de extração.

Subsistema 3: A etapa completa de corte (derrubada e processamento) foi realizada pelo 'slingshot', sendo uma faixa de corte de quatro linhas. O 'slingshot' desloca-se sobre a segunda linha, realizando a derrubada da primeira linha por um lado, e da terceira e quarta, por outro, sendo as pilhas formadas após o processamento posicionadas entre a terceira e a quarta linha de corte. A etapa final foi a extração da madeira com o Forwarder, cujo procedimento operacional foi similar ao descrito para o subsistema 2; neste caso, no entanto, devido a distância entre as pilhas formadas nos eitos de trabalho ser menor, proporcionavam-se condições para que o carregamento fosse realizado por ambos os lados (direito e esquerdo). Em todos os sistemas o comprimento das toras era de 6 m e a mão-de-obra utilizada foi toda própria.

Coleta de dados

Segundo a metodologia proposta por Barnes (1968), primeiramente foi realizado um estudo piloto dos subsistemas de colheita analisados, buscando-se definir o número de observações necessárias para proporcionar um erro de amostragem máximo de 5%, por meio da seguinte expressão:

(1)

em que:

n - número mínimo de ciclos necessários

t - valor de t, para o nível de probabilidade desejado e (n-1) graus de liberdade

CV - coeficiente de variação, em percentagem

E - erro admissível, em percentagem

Considerando-se o número de observações necessárias e se levando em consideração as faixas de corte normalmente utilizadas pela empresa, definiu-se o tamanho da área a ser explorada por cada subsistema que proporcionasse o número mínimo de observações a serem coletadas. A partir desse ponto, selecionou-se um talhão, que seria explorado na seqüência pela área de colheita florestal; foram, então, alocadas três parcelas de 42 linhas de plantio cada uma; depois de alocadas no campo, com o auxílio da equipe de inventário da empresa, fez-se o inventário, de cada parcela; paralelamente ao inventário realizou-se o censo de cada parcela obtendo-se o número exato de árvores existentes nestas. Com os resultados apresentados na Tabela 1, estratificou-se cada parcela, segundo o volume médio por árvore.

Análise técnica

A análise técnica do 'slingshot' em cada subsistema analisado, baseou-se nos seguintes parâmetros:

a) Estudo de tempo e movimentos: utilizou-se o método de tempo contínuo; foram utilizados no estudo um cronômetro sexagesimal, uma prancheta e formulários específicos, nos quais foram registrados os dados, os tempos dos elementos do ciclo na forma sexagesimal e, posteriormente, convertidos para a forma centesimal, mais comumente empregada neste tipo de estudo.

b) Produtividade: a produtividade do 'slingshot' foi determinada em metros cúbicos com casca por hora efetiva de trabalho, para cada parcela, sendo a produtividade representativa de cada subsistema a média das três parcelas.

(2)

número de árvores - foi obtido através de um censo completo realizado a priori, em cada parcela experimental

volume por árvore - é o volume médio por árvore em cada parcela, obtido através do inventário da área

horas efetivamente trabalhadas - são as horas efetivas de trabalho gastas em cada parcela experimental, obtidas por meio do estudo de tempos e movimentos e da coleta das horas efetivas trabalhadas em cada subsistema

Análise econômica

A análise econômica do 'slingshot' em cada subsistema analisado, baseou-se nos parâmetros seguintes:

a) Custo operacional: os custos operacionais do 'slingshot' foram obtidos diretamente da planilha de custos da empresa em que foi realizado o trabalho, englobando:

- Custos fixos: depreciação, juros e seguros;

- Custos variáveis: combustíveis, lubrificantes e graxas,óleo hidráulico, esteiras, manutenção e reparos, transporte de pessoal e maquinário e custos de pessoal operacional.

O custo operacional total foi encontrado somando-se os custos fixos e os variáveis mais o custo de administração.

b) Custo de produção: O custo de produção foi obtido pela divisão dos custos operacionais (US$ ha^-1) pela produtividade (m³ com casca ha^-1) do 'slingshot', dentro de cada subsistema estudado.

c) Rendimento energético: o rendimento energético foi obtido pela razão entre o consumo específico de combustível (g kW^-1 ha^-1) e a produtividade com casca (m³ ha^-1) do 'slingshot', dentro de cada subsistema estudado, tendo sido dado em g kW^-1 m³com casca.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Estudo de tempo e movimentos

O 'slingshot' desempenhava funções semelhantes nos subsistemas 1 e 2, encontrando-se, desta forma, os mesmos elementos operacionais, representados na Figura 2.

Esses valores correspondem a um ciclo operacional de corte composto de aproximadamente 8,0 e 6,67 árvores em média, nos subsistemas 1 e 2, respectivamente. Notou-se que o tempo gasto com o elemento processamento em ambos os subsistemas, abrangeu mais da metade do ciclo operacional do 'slingshot', e esses tempos foram muito semelhantes entre os subsistemas 1 e 2.

Os tempos dos elementos deslocamento do cabeçote vazio e carregado, também foram muito similares nos dois subsistemas, e responsáveis, juntos, por cerca de 14 a 15% do tempo total do ciclo. Os elementos que apresentaram as maiores diferenças foram os elementos deslocamento da máquina-base, que corresponderam a 4,89 e 10,80%, nos subsistemas 1 e 2, respectivamente, e o elemento pega do feixe, que correspondeu a 21,37 e 13,47%, nos subsistemas 1 e 2, respectivamente.

Em relação ao deslocamento da máquina-base, no subsistema 1 os feixes arrastados pelo Skidder foram posicionados mais próximos uns dos outros em relação ao subsistema 2. Por ser menor a distância entre os feixes era também menor, conseqüentemente, a distância que o slingshot tinha que se deslocar para processar um novo feixe ao terminar o processamento do feixe anterior, resultando em menor tempo de deslocamento da máquina-base, indicando que esse tempo médio de deslocamento da máquina-base teve relação direta com o número médio de árvores em cada parcela pois, quanto maior o número de árvores na parcela, maior também o número de feixes formados e mais próximos eles estarão; com isso, a distância de deslocamento de um feixe para o outro será menor.

Quanto ao elemento pega do feixe, no subsistema 1, na extração o Skidder, ao pegar o feixe pela própria ação da pinça traseira, de certa forma o compactava mais em certos casos, sobrepondo algumas árvores em relação às outras; assim, o slingshot, ao efetuar a pega das árvores no feixe para iniciar o processamento, tinha que, em alguns casos, realizar alguns movimentos para desvencilhar uma árvore da outra, o que aumentava o tempo total do elemento. No subsistema 2 o operador do Feller-Buncher era orientado para formar feixes com menor número de árvores, de modo que estas ficassem mais dispersas no feixe, facilitando a pega pelo 'slingshot'. O ciclo operacional total do 'slingshot' gastou, em média, 63,53 e 66,91 s, nos subsistemas 1 e 2, respectivamente.

Na Figura 3 se observa a distribuição dos elementos parciais que compuseram o ciclo operacional do 'slingshot' no subsistema 3, cujos valores correspondem a um ciclo operacional de corte composto, em média, de 7 árvores. O elemento busca e corte foi o mais representativo, vindo em seguida o elemento processamento e, juntos, representavam cerca de 75% do tempo do ciclo total. Os elementos deslocamento sem carga e deslocamento carregado representaram, juntos, cerca de 21% do tempo total do ciclo, sendo o restante, cerca de 4%, gastos com interrupções operacionais. O ciclo operacional do 'slingshot' no subsistema 3, em razão do conjunto global dos dados gastou, em média, 138,82 s ou 2,31 min.

Produtividade

Na Tabela 2 tem-se a produtividade do 'slingshot' em termos de árvores abatidas e metros cúbicos com casca, por hora efetiva de trabalho.

O desempenho do equipamento no subsistema 3 mostrou-se bem inferior aos subsistemas 1 e 2, em termos de número de árvores abatidas por hora efetiva, devido à função dupla (derrubada e processamento) exercida pelo 'slingshot' neste subsistema. O 'slingshot' apresentou, no subsistema 3, tempo médio por ciclo de 118,51 e 107,47%, maior que nos subsistemas 1 e 2, respectivamente, gerando rendimento inferior em 215,30 e 165,56% em termos de árvores abatidas por hora de efetivo trabalho, para os subsistemas 1 e 2, respectivamente.

Analisando-se o rendimento em termos de volume por unidade de tempo, notou-se que o subsistema 1 teve rendimento superior em 18,25% em relação ao subsistema 2; esta diferença se deveu ao menor tempo total e ao maior número de árvores abatidas por ciclo, gerando menor tempo médio por árvore neste subsistema. O subsistema 3 apresentou queda de 212,05 e 163,90% em relação aos subsistemas 1 e 2, respectivamente, cuja causa foi a mesma já descrita. Com o aumento no volume médio por árvore, ocorreu aumento no rendimento do slingshot, em termos de volume por unidade de tempo, independentemente do subsistema de colheita.

Custo operacional

Para os subsistemas 1 e 2 e se considerando uma taxa de juros de 12% a.a. e uma eficiência operacional de 77%, chegou-se ao custo/hora de trabalho efetivo de US$68,45. Os custos fixos corresponderam, neste caso, a mais ou menos 43,83%, e os custos variáveis, a aproximadamente 54,98% dos custos totais, respectivamente; o custo de administração foi da ordem de 1,20% dos custos totais (Figura 4).

No caso do subsistema 3 e levando em conta a mesma taxa de juros e uma eficiência operacional de 74%, chegou-se ao custo h^-1 efetivamente trabalhada, de US$ 70,78. Os custos fixos e variáveis, neste caso, corresponderam a aproximadamente 44,05% e 54,63% dos custos totais, respectivamente; o custo de administração foi da ordem de 1,33% dos custos totais (Figura 4).

Custo de produção e rendimento energético

Como o custo operacional e o consumo de combustível do slingshot foram considerados os mesmos para os subsistemas 1 e 2, o que determinou a variação no custo de produção e no rendimento energético foi a produtividade alcançada pelo slingshot em cada subsistema. O maior custo de produção e o pior rendimento energético no subsistema 3 foram devidos ao maior custo operacional e, sobretudo, à baixa produtividade do slingshot em relação aos outros subsistemas analisados (Tabela 3).

O custo de produção e o rendimento energético decresceram à medida que se aumentou o volume médio por árvore, em virtude do aumento na produtividade do slingshot quando se aumentou o volume médio por árvore.

CONCLUSÕES

1. O elemento processamento nos subsistemas 1 e 2 abrangeu mais da metade do ciclo operacional sendo esses tempos muito próximos.

2. Os elementos que apresentaram as maiores diferenças foram deslocamento da máquina-base, que correspondeu a 4,89 e 10,80%, nos subsistemas 1 e 2, respectivamente, e o elemento pega do feixe, correspondente a 21,37 e 13,47%, respectivamente.

3. No subsistema 3 os elementos busca e corte e processamento representaram, juntos, cerca de 75% do tempo do ciclo total.

4. A produtividade do 'slingshot' no subsistema 3 mostrou-se bem inferior aos subsistemas 1 e 2, em termos de número de árvores abatidas e metros cúbicos por hora efetiva, devido à função dupla (derrubada e processamento) exercida pelo 'slingshot'.

5. Nos subsistemas 1 e 2 chegou-se a um custo operacional de US$ 68,45. No caso do subsistema 3, esse custo foi de US$ 70,78.

6. Os custos de produção do 'slingshot' foram de US$ 1,67; 2,02 e 5,47 m^-3 (com casca), nos subsistemas 1, 2 e 3, respectivamente. O rendimento energético foi de 3,60; 4,37 e 11,42 g kW^-1 m^-3 (com casca).

LITERATURA CITADA

Protocolo 160 - 6/11/2002 - Aprovado em 1/3/2004

Referências bibliográficas

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• Garlipp, R.C.D. O boom da certificação florestal: é preciso garantir a credibilidade. Revista Silvicultura, São Paulo, v.17, n.61, p.17-22, 1995.
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1

Trabalho desenvolvido com recursos financeiros do CNPq

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  26 Jan 2005
• Data do Fascículo
  Dez 2004

Histórico

• Recebido
  06 Nov 2002
• Aceito
  01 Mar 2004