Productividad de la extracción con skidders:Son sus autores Darío De Lima, Andrés Leszczuk, Francisco Somma, Mariano Valdés y Patricio Mac Donagh, todos por parte de la Facultad de Ciencias Forestales de la Universidad Nacional de Misiones (contacto: alr1946@hotmail.com), mientras que Eduardo Hildt y Diego Broz integran además CONICET. Este trabajo fue parcialmente financiado por el Proyecto PROSAP 007/11 y el Proyecto PIA 14062, Plantaciones Forestales Sustentables, UCAR; y por las empresas participantes, a las cuales los autores expresan su agradecimiento. Fue presentado como póster en las Jornadas Forestales de Entre Ríos 2017.
Los skidders son tractores forestales articulados que realizan el arrastre de los árboles hasta los caminos en los sistemas de cosecha de fustes. En las operaciones de cosecha de pino, en Misiones y Corrientes, comúnmente se emplean skidders con potencias comprendidas entre los 96 y 146 kW. La productividad de estos equipos depende principalmente de la distancia de extracción. Sin embargo, otros factores como el volumen medio de los árboles transportados y la potencia del skidder también resultan de importancia.
En este trabajo se presentan los resultados preliminares del ajuste de modelos de productividad para cinco skidders de distinta potencia trabajando en la extracción de Pinus taeda L. en talas rasas de Misiones y Corrientes. Para ello se realizaron estudios de tiempos y movimientos mediante la filmación de operaciones y el seguimiento con GPS de los equipos. El modelo elegido ha conseguido explicar 70% de la variabilidad observada en la productividad. Esto lo convierte en una herramienta de relevancia para la planificación de la cosecha, la selección de maquinaria y configuración de equipos de cosecha, la estimación de costos, la definición de la distancia óptima de extracción y la densidad de caminos forestales en la región.
1- Introducción
En Misiones y Corrientes gran parte de las talas rasas de Pinus taeda se realizan bajo el sistema de fustes (full tree). En este sistema, la extracción de los árboles cortados por el Feller Buncher a borde de camino se realiza por medio del arrastre suspendido con un tractor forestal conocido como skidder. Este tipo de tractor articulado posee tracción 4×4 y un guinche corto con una garra de tamaño variable para la acumulación y el arrastre de los fustes.
La productividad de la extracción con skidders se encuentra influenciada principalmente por la distancia de arrastre, vinculada a la distancia media de extracción de cada rodal y a la densidad de la red de caminos. Sin embargo, también se encuentra afectada por el sentido de la extracción respecto de los líneos, la pendiente del terreno, condición de transitabilidad, el volumen total por hectárea y la forma de las pilas elaboradas por el Feller Buncher que realiza el corte y volteo entre otros factores (Mac Donagh et al. 1997; Malinovski et al. 2006; Borz 2015; Nasser Pereira et al. 2015).
Los estudios de tiempos y rendimientos permiten indagar el efecto de estos factores sobre la productividad mediante el ajuste de modelos de regresión. La utilización de cámaras filmadoras y el seguimiento con GPS de la maquinaria posibilitan un incremento en la precisión de estos estudios y de los modelos de productividad que se ajustan con esta información (Hoop y Dupré 2006; Hejazian et al. 2013; Contreras et al. 2017).
En este sentido Kulak et al. (2017) han monitoreado, mediante GPS, la extracción con un skidder John Deere 548G-III en cortas selectivas de Pinus sylvestris L. en Polonia desarrollando un modelo de productividad que contempla el efecto de la distancia de extracción, del número de fustes por viaje y el volumen total transportado. Jernigan et al. (2016) han evaluado la extracción de biomasa de Pinus taeda encontrando que la distancia de extracción y el número de árboles transportados son las principales variables que afectan al tiempo insumido en el ciclo de trabajo del skidder.
Este trabajo presenta un análisis preliminar, mediante el desarrollo de modelos de productividad, del efecto de la distancia de extracción, el volumen de los árboles transportados y la potencia del equipo sobre la productividad efectiva de la extracción de fustes de Pinus taeda con skidder.
2- Materiales y métodos
El relevamiento de la información se realizó mediante estudios de tiempos y movimientos sobre tres skidders trabajando en talas rasas de Pinus taeda en el norte de Misiones y dos en el nordeste de Corrientes. Los estudios de tiempos comprendieron la colocación de un GPS a bordo de la máquina, registrando la posición del equipo cada 3 segundos. Además, una cámara instalada en la cabina registró todas las actividades realizadas durante la operación de cosecha. Esta información se complementó con la medición manual del diámetro en punta gruesa de todos los fustes depositados por el skidder en la planchada a borde de camino en cada ciclo de trabajo.
El procesamiento de las filmaciones mediante el software EsTiMa (Hildt et al. 2016) permitió obtener el tiempo insumido y la distancia recorrida en cada una de las actividades que componen el ciclo operacional: viaje vacío, formación de la carga, viaje cargado y descarga, actividades no productivas y paradas. El promedio de la distancia recorrida en el viaje vacío y el viaje cargado fue utilizado para determinar la distancia de extracción (DE) del ciclo.
El volumen total extraído en cada ciclo fue calculado como la suma del volumen estimado para cada fuste con ayuda de las funciones de volumen total con corteza para Pinus taeda en Misiones y Corrientes (Crechi et al. 2006; Fassola et al. 2006). Para cada ciclo se calculó también el volumen promedio de los árboles extraídos (VOLm).
La productividad efectiva (PEF) de los skidders, en metros cúbicos por hora efectiva de trabajo (discriminando las paradas y actividades complementarias que no se repiten en cada ciclo), fue calculada como el cociente entre el volumen total transportado y el tiempo total del ciclo.
El análisis estadístico comprendió el ajuste de modelos de regresión lineal múltiple. Se comenzó explorando la relación existente entre PEF y DE. Luego se ajustaron modelos de mayor complejidad para evaluar el efecto del VOLm y la potencia de los equipos (POT). El mejor modelo fue elegido atendiendo a su coeficiente de determinación ajustado por el número de parámetros (R²Aj), el criterio de información bayesiano (BIC), la homogeneidad y normalidad de los residuos y el comportamiento mostrado por el modelo frente a combinaciones extremas o atípicas de las variables predictoras.
3- Resultados y discusión
Los estudios de tiempos permitieron relevar un número de ciclos suficiente para lograr alcanzar un error de muestreo general inferior al 10%. En el Cuadro 1 (ver cuadro) se muestra un resumen del número de ciclos relevados, la productividad efectiva alcanzada, la distancia media de extracción y el volumen de árbol medio de cada situación.
Con esta información se ajustaron 12 modelos de productividad de complejidad creciente incorporando como variables predictoras a la DE, el VOLm y la POT expresada en kW. En todos los casos se modeló la productividad efectiva transformándola, mediante el logaritmo natural, para controlar la heterogeneidad de la varianza y la falta de normalidad en los residuos.
La productividad efectiva disminuyó en todas las situaciones al incrementarse la distancia de extracción. Coincidiendo con lo observado por Jernigan et al. (2016), para distancias de extracción inferiores a los 50 metros, correspondientes al despeje de caminos y liberación del área de la planchada, incorporando como variables predictoras a la DE, el VOLm y la POT expresada en kW. En todos los casos se modeló la productividad efectiva transformándola, mediante el logaritmo natural, para controlar la heterogeneidad de la varianza y la falta de normalidad en los residuos se alcanzaron productividades efectivas inusualmente altas respecto a las observadas a distancias superiores. Esto puede deberse a que en el área de la planchada los skidders realizan el viaje vacío en reversa debido a la reducida distancia, evitando realizar una maniobra de giro para realizar el enganche de los fustes.
La extracción de árboles con un mayor volumen individual implicó un aumento en la productividad efectiva de los skidders, siendo el principal factor explicativo de la productividad observada. Otros autores han planteado al número de fustes y el volumen total transportado como factores explicativos de la productividad (Borz 2015; Jernigan et al. 2016) pero el volumen medio de los árboles confiere al modelo una mayor utilidad para la planificación de la cosecha.
La potencia de la máquina presentó una relación directa significativa con la productividad, pero de menor magnitud que la observada para el volumen medio de los árboles. Esto explica el motivo de la baja productividad del skidder Caterpillar 525 C, que posee la mayor potencia, al extraer árboles con un bajo volumen medio (0,42 m³). Por otro lado, el skidder John Deere 548 G-III de menor potencia, presenta una mayor productividad debido a que en sus ciclos extrae árboles con un volumen medio de 1,1 m³.
La productividad efectiva predicha por el modelo ajustado varía sensiblemente frente a cambios en la distancia de extracción y en el volumen medio transportado, presentando diferencias menores al cambiar la potencia del equipo.
4- Conclusiones
La extracción mediante skidders se ve afectada principalmente por la distancia de extracción y el volumen individual de los árboles extraídos. La potencia de los skidders, dentro del rango comprendido entre los 96 y 146 kW afecta a la productividad en menor medida que los demás factores. El modelo desarrollado resulta de utilidad para predecir la productividad del arrastre con skidder frente a cambios en la distancia de extracción y el volumen medio de los árboles para equipos comprendidos en el rango de potencias evaluado, y contribuye a una mejora en la planificación de la cosecha, a través de la correcta elección de la maquinaria.
Imagen: Gentileza autores.
