Análise postural do operador de harvester na operação de desbaste

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ANÁLISE TÉCNICA DA EXTRAÇÃO DE MADEIRA DE PINUS EM ÁREA DECLIVOSA JOYCE LUIZE CAETANO DE OLIVEIRA1, FELIPE MARTINS DE OLIVEIRA2 RESUMO: O desempenho da mecanização na colheita florestal é limitado por variáveis como a declividade e a distância de extração. O objetivo deste trabalho foi analisar tecnicamente a extração florestal mecanizada com trator agrícola e guincho em área declivosa, com vistas à melhoria do processo produtivo e ao auxílio na tomada de decisão para gestão operacional da colheita florestal. O estudo foi conduzido em áreas operacionais de colheita da madeira de Pinus taeda L. com 16 anos de idade, em regime de corte raso, declividade média de 28 graus e distância de extração entre 100 e 150 m. Foi realizado estudo de tempos e movimentos e análise dos tempos percentuais empregados nas fases do ciclo operacional e seus indicadores técnicos e produtividade. A fase do ciclo operacional que demandou maior tempo foi o guinchamento (24%), das interrupções operacionais a espera do trator (65%) e das mecânicas a queda de peça (21%). Apesar da eficiência operacional de 92,1%, a produtividade foi apenas 3,96 m³/he. Tal fato é reflexo da alta declividade do talhão, mas também de dificuldades encontradas no próprio ciclo operacional, como a distância de extração e os obstáculos presentes no terreno. A introdução de pátios intermediários para redução das distâncias de extração e também a melhoria do planejamento operacional visando à redução ou à eliminação do tempo de espera do trator para que possa descer ao fundo do talhão para realizar a atividade são medidas que podem melhorar o desempenho da operação.

PALAVRAS-CHAVE: colheita florestal, fatores influentes, guinchamento.

TECHNICAL ANALYSIS OF PINUS WOOD EXTRACTION IN DECLIVING AREA ABSTRACT: The mechanization performance in forest harvesting is limited by variables such as slope and extraction distance. The objective of this work was to technically analyze mechanized timber harvesting with a tractor and winch in a sloping area, aiming to improve the production process and assisting in decision making for operational management of the forest harvest. The study was conducted in 16-year-old Pinus taeda L. timber harvesting operating areas, with shallow cutting, average slope of 28 degrees and extraction distance between 100 and 150 m. Time and motion study and analysis of the percentage times employed in the phases of the operational cycle and their technical indicators and productivity were performed. The phase of the operational cycle that demanded the most time was the winching (24%), the operational interruptions was waiting for the tractor (65%) and the mechanicals was fall of the piece (21%). Despite the operating efficiency of 92,1%, productivity was only 3,96 m³ / h. This fact is a reflection of the high slope of the field, but also of difficulties encountered in the operational cycle itself, such as the extraction distance and the obstacles present on the ground.

The introduction of intermediate yards to reduce extraction distances and also to improve 1

Acadêmica de Engenheira Florestal, Faculdades FatiFajar (ULT-Fajar), Jaguariaíva, PR, Jaguariaíva, PR, joyce.luize@hotmail.com 2 Doutor, professor das Faculdades FatiFajar (ULT-Fajar), Jaguariaíva, PR, eng.oliveirafm@gmail.com

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operational planning to reduce or eliminate the waiting time of the tractor, so that it can descend to the bottom of the field to perform the activity, are measures that can improve the performance of the tractor. operation.

KEYWORDS: forest harvest, influencing factors, squealing.

1 INTRODUÇÃO A colheita florestal garante o suprimento de madeiras nas empresas que as utilizam como fonte de matéria prima, sendo importante para o setor de florestas plantadas, garantindo sua rotatividade. É formada pelas etapas de corte, extração e carregamento. O planejamento da colheita é de suma importância, devido sua elevada participação no custo final da madeira, que pode representar mais de 50% do custo no pátio industrial (LOPES, 2001; MACHADO, 2008).

No Brasil, 7,84 milhões de hectares possuem reflorestamentos, responsáveis por 91% de toda a madeira produzida para processos industriais e 6,2% do PIB no país. O pinus ocupa 1,7 milhão de hectares, sendo 42% desses plantios presentes no estado do Paraná (IBÁ, 2018).

O desempenho da mecanização na colheita florestal é limitado por variáveis como a declividade e a distância de extração. Devido à crescente demanda por madeira, regiões declivosas se tornaram uma alternativa à necessidade de aumento das áreas com floresta plantada. Uma alternativa para extração em terrenos declivosos é o trator agrícola com guincho acoplado, que trabalha em diferentes declividades, podendo esta até ser superior a 60% (VOLPATO et al., 1991), substitui sistemas manuais que são de baixa produtividade e grande desgaste físico ao trabalhador.

A utilização de equipamentos como este é uma alternativa favorável nessas operações por combinarem capacidade técnica no desempenho da atividade a custos de manutenção condizente ao mercado mundial (ROBERT, 2013; PENNA, 2009). A produtividade em áreas acidentadas, quando comparada com áreas planas é reduzida, visto o maior desgaste que apresentam os maquinários e todos os cuidados e planejamento para a eficiência e eficácia da colheita e se evitar acidentes de trabalho (THEES; FRUTIG; FENNER, 2011).

Todavia, há escassos dados científicos sobre extração de madeira com trator agrícola e guincho acoplado utilizado em colheita florestal em áreas declivosas no Brasil. Desta forma, a análise técnica da colheita florestal utilizando esse sistema de extração em áreas declivosas pode agregar ao planejamento e à tomada de decisões em empresas florestais de forma a aprimorar a produtividade e a eficiência da operação nessas áreas de condições operacionais extremas.

Este trabalho objetivou analisar tecnicamente a extração florestal mecanizada com trator agrícola e guincho em área declivosa, com vistas à melhoria do processo produtivo e ao auxílio na tomada de decisão para gestão operacional da colheita florestal.

2 MATERIAL E MÉTODOS Área de estudo O estudo foi desenvolvido em áreas de colheita florestal de uma empresa situada na Região dos Campos Gerais, estado do Paraná, Brasil, com uma altitude média de 940 m. A área total do projeto florestal era de 106,72 há e a área experimental era composta por talhões com

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plantios de Pinus taeda L., sendo a madeira produzida destinada para a indústria de celulose e papel. O perfil do povoamento florestal estudado está apresentado na Tabela 1.

Características do povoamento Espaçamento de plantio (m) Regime de manejo Idade de povoamento (anos) Tipo de solo Relevo Declividade média (graus) Volume médio individual das árvores (m³) Distância média de extração (m)

Descrição 3×2 Corte raso 16 Argiloso Montanhoso 28 0,38 100 a 150

Tabela 1. Perfil do povoamento florestal estudado.

Fonte: Os autores.

Atividade estudada O sistema de colheita da madeira utilizado era o de árvores inteiras (full tree), no qual as árvores eram abatidas com motosserra e posteriormente extraídas do interior da área declivosa até a margem do talhão utilizando-se de um trator agrícola equipado com guincho de tração (Figura 1). O trator agrícola era da marca Valtra, modelo BM 125i Intercooler, com motor AGCO POWER 420 DAS, potência máxima de 132 cv, peso máximo 7392 Kgf, rodados de pneus com tração 4 x 4, equipado com guincho TMO 33 Caçador, cabo de aço de 120 m com diâmetro de 0,75 polegadas e resistência mecânica 33.000 Kgf-m.

Figura 1. Trator agrícola equipado com guincho para arraste da madeira.

Fonte: Os autores.

Amostragem

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O procedimento de amostragem foi executado a partir de um estudo piloto para a definição do número mínimo de ciclos de trabalho amostrais necessários, com a metodologia desenvolvida por Barnes (1977), considerando um erro amostral máximo de 10%. n≥

t² × CV² E²

Onde: n = número mínimo de ciclos necessários; t = valor de t da tabela Student, para o nível de probabilidade desejado e (n-1) graus de liberdade; CV = coeficiente de variação; e E = erro percentual admissível.

Coleta de dados A coleta de dados foi desenvolvida a partir da realização de um estudo de tempos e movimentos, objetivando a análise do ciclo operacional e a determinação da produtividade na operação de extração da madeira, considerando diferentes declividades do terreno e distâncias de extração.

Para o estudo, empregou-se o método de cronometragem em tempos contínuos, onde a medição do tempo foi contínua desde o inicio da amostragem, sem a detenção do cronômetro.

Para a medição da declividade da área foi utilizado o clinômetro suunto, modelo PM-5, que fornecia os valores em graus, prancheta e formulários desenvolvidos para esta atividade em campo.

O ciclo operacional da extração com o trator com guincho foi subdividido nos elementos parciais (fases) descritos no Quadro 1.

Além das fases relacionadas ao ciclo operacional, houve também as interrupções durante o processo. As interrupções operacionais contemplaram tarefas como a espera para manobrar e descer com o trator até o ponto limite para iniciar a extração, a limpeza da área de desgalhamento na beira da estrada e a fixação da sapata em ponto firme e que tivesse um toco onde geralmente o trator consegue manter maior estabilidade durante o guinchamento. As interrupções mecânicas contemplaram a necessidade de abastecimento de combustível no trator, a substituição de motosserra por falha no motor de arranque e também a queda de peça, correspondente à queda da corrente de coleta de fuste, que na viagem vazia algumas vezes escapava do pente.

Fases

Imagem

Procedimento operacional

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VV - Viagem vazio

DC - Descida com cabo

CF - Coleta dos fustes

G - Guinchamento

Iniciava com o deslocamento do trator desde a beira da estrada (estaleiro), até o local em que a declividade do terreno permitia acesso, em média 100 a 150 metros no interior do talhão.

Já no interior do talhão. Iniciava após o trator estacionar e fixar a sapata no solo. O ajudante efetuava a descida levando em mãos o cabo de aço para a coleta das árvores (fustes).

Iniciava após a descida do cabo de aço realizada pelo ajudante.

O qual coletava essas árvores abatidas por motosserra e acondicionadas em feixes de acordo com o sentido de extração, com o próprio cabo de aço.

Iniciava com o guinchamento após a coleta dos fustes, sob o comando do ajudante ao tratorista e terminava com esse feixe de árvores junto ao trator estacionado no local limite.

SC - Substituição por correntes

Iniciava com o desengate, pelo ajudante, do cabo de aço utilizado no guinchamento sendo substituído por correntes fixadas no pente para realizar o arraste.

A - Arraste

Iniciava com o deslocamento trator arrastando o feixe árvores e terminava com parada na área desgalhamento a beira estrada ou estaleiro.

D - Desgalhamento

Iniciava com o corte dos galhos, com motosserra, do fuste até total remoção.

SF - Soltar os fustes

Iniciava com os operadores de motosserra liberando as correntes no local de processamento em toras desses fustes.

do de a de da

Quadro1. Elementos parciais do ciclo operacional do arraste de madeira com trator agrícola e guincho.

Fonte: A Autora (2019).

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Análise de dados Foram calculados os valores percentuais de cada elemento parcial da atividade de extração, e também os valores percentuais das interrupções operacionais e mecânicas sendo posteriormente realizada uma análise gráfica para identificar as fases que mais impactaram no ciclo de trabalho demandando maior tempo.

A disponibilidade mecânica (DM) é a porcentagem de tempo em que o maquinário está disponível para utilização sem intervenções mecânicas, em relação ao tempo total programado.

Para a obtenção da disponibilidade mecânica utilizou-se a seguinte fórmula: TD × 100 TP

DM = Onde: DM = Taxa de disponibilidade mecânica (%); TD = Tempo disponível para o trabalho (h); e TP = Tempo programado para o trabalho (h).

A taxa de utilização é o tempo efetivo de trabalho do maquinário a partir do tempo de disponibilidade mecânica, obtido através da fórmula: TU = TF × 100 TD Onde: TU = Taxa de utilização (%); TF = Tempo de funcionamento (h); e TD = Tempo disponível mecanicamente (h).

A eficiência operacional é o percentual de tempo trabalhado efetivamente, desconsiderando interrupções operacionais e mecânicas, tendo sido obtida através da fórmula: EO =

TF × 100 TP

Onde: EO = Eficiência operacional (%); TF = Tempo de funcionamento (h); e TP = Tempo programado (h).

A produtividade do trator com guincho foi determinada por meio do volume médio individual das árvores com casca obtido por meio de dados de inventário florestal da empresa, sendo multiplicado pelo número de árvores extraídas nos ciclos operacionais e dividido pelas horas efetivas trabalhadas, seguindo a fórmula utilizada por Brinate (2016).

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PR =

n×v he

Onde: PR = produtividade (m³/he); n = número de árvores extraídas em cada ciclo operacional; v = volume médio individual das árvores extraídas em cada ciclo operacional (m³); e he = tempo efetivo de trabalho (h).

3 RESULTADOS E DISCUSSÃO Estudos de tempos e movimentos No levantamento de campo obteve-se 31 ciclos operacionais de extração de madeira em área declivosa realizada pelo trator com guincho, valor superior ao mínimo de 29 ciclos operacionais calculados para a obtenção de um erro de amostragem admissível de 10%.

A disposição percentual dos tempos totais das fases do ciclo operacional do trator com guincho está ilustrada na Figura 2.

Interrupções operacionais 7% Soltar fustes 8% Desgalhamento 8%

Arraste 12%

Substituição por correntes 5%

Interrupções mecânicas 1%

Viagem vazio 10%

Descida com cabo 7%

Coleta dos fustes 18%

Guinchamento 24%

Figura 2. Disposição percentual dos elementos parciais do ciclo operacional da extração com trator agrícola e guincho.

Fonte: Os autores.

Entre as fases efetivas da operação que representaram maior tempo, o guinchamento foi o de maior valor, demandando 24% do tempo total do ciclo operacional. Tal fato justifica-se pela complexidade da operação, com risco de arrebentamento do cabo, presença de resíduos da colheita mecanizada realizada no talhão e também pelo guinchamento ter sido realizado em etapas, ou seja, era estabelecido um ponto limite para o trator de onde os ajudantes desciam

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com o cabo, numa distância média de 50 a 100 m, e então o guinchamento era realizado até este ponto, de onde o trator se deslocaria liberando o cabo para um novo guinchamento e assim sucessivamente até o ponto possível para o arraste. O cabo de aço no momento do guinchamento era recolhido ao carretel do guincho novamente de forma ordenada evitando encavalá-lo no carretel. Devido à distância de extração, o arraste consumiu 12% do tempo total do ciclo.

A coleta de fustes que consumiu 18% do tempo total do ciclo, devido à dificuldade de passar as correntes por baixo dos fustes empilhados na intenção de laçá-los para o guinchamento. A descida com cabo 7% e a substituição por corrente 5% consumiram um baixo tempo do ciclo operacional, visto serem atividades mais simples de serem realizadas.

FERRAZ et al. (2013), analisando o desempenho da extração de eucalipto com guincho TMO obtiveram 22% do tempo total gasto na coleta de fustes e 18% no arraste.

LOPES e DINIZ (2015), em seu estudo sobre a produtividade do trator florestal chocker skidder na extração em terrenos declivosos, constataram um tempo de 5% no guinchamento, e 28% na descida do cabo e engate das correntes justificado pela dificuldade do deslocamento dos auxiliares sobre o terreno.

LEITE et al. (2012), em seu estudo sobre a utilização de guindaste em extração de madeira em região montanhosa, verificaram na amarração e/ou coleta dos fustes um consumo total de 7% do tempo, devido à formação dos feixes, empilhados sobre toras atravessadas que formam os chamados travesseiros que permitiram uma coleta rápida e consistente. As interrupções operacionais da extração de madeira durante a realização do estudo são representadas na Figura 3.

Fixação de sapata 8%

Limpeza da área 27%

Espera 65%

Figura 3. Disposição percentual das interrupções operacionais da extração com trator agrícola e guincho.

Fonte: Os autores.

A interrupção operacional de maior representatividade esteve relacionada ao tempo de espera do trator com guincho (65%) para poder descer ao interior do talhão e iniciar o ciclo de extração. Visto que a atividade era realizada com dois tratores que faziam o mesmo trabalho, existiam momentos que estes se encontravam, tendo o outro que esperar para realizar a manobra e descer até o local para iniciar a coleta dos fustes para guinchamento. A limpeza da área (27%) dizia respeito à necessidade de remover a galhada que se acumulava na área de desgalhamento na beira da estrada.

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Nas interrupções operacionais do estudo sobre a produtividade do trator florestal chocker skidder na extração em terrenos declivosos, a limpeza do estaleiro consumiu 21,8% sugerindo a necessidade de melhoria no planejamento operacional (LOPES e DINIZ, 2015).

SANTOS et al., (2013) em seu estudo sobre produtividade e custos de extração de madeira com clambunk skidder obteve um tempo médio total de 1,8% na espera de um clambunk pelo fim do ciclo de outro. As interrupções mecânicas estão representadas na Figura 4.

Sustituição de motosserra 15%

Queda de peça 21%

Abastecimento 64%

Figura 4. Disposição percentual das interrupções mecânicas da extração com trator agrícola e guincho.

Fonte: Os autores.

O abastecimento do trator possuiu a maior representatividade (64%), sendo considerada uma atividade necessária ao bom funcionamento da operação. A queda de peça estava relacionada à queda da corrente de coleta de fuste, que na viagem vazia algumas vezes escapava do pente. Ela representou 21% das interrupções mecânicas e poderia ter este tempo reduzido por meio da adoção de melhoria do pente colocando pinos para fixar melhor essas correntes na viagem vazio.

As informações de agrupamento usando método de Tukey a 90% de confiança (Figura 5) indicaram que a atividade de guinchamento se diferiu significativamente das demais, demandando maior tempo, já verificado na análise percentual e corroborado pela análise estatística. A coleta de fustes não difere significativamente da viagem vazio, sendo esta semelhante ao desgalhamento, arraste, substituição de correntes e descida com cabo.

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Tempo (minutos)

5

4,55 a

4 3 2

3,22 b 2,28 bc 1,26 c

1,57 c

1,77 c

1,80 c

1 0

Elementos parciais do ciclo operacional

Figura 5. Tempos médios dos elementos parciais do ciclo operacional do arraste com trator agrícola e guincho.

Fonte: Os autores.

Com relação aos elementos parciais do ciclo operacional que tiveram um maior tempo médio consumido, o guinchamento teve 4,55 minutos e a coleta dos fustes 3,22 minutos.

SANTOS et al., (2013) obtiveram em seu trabalho sobre produtividade e custos de extração de madeira de eucalipto com clambunk skidder tempos médios no carregamento e/ou coleta de fustes de 4,46 minutos e no arraste 2,94 minutos.

Indicadores técnicos A disponibilidade mecânica foi de 98,8%, alcançada pelo baixo tempo de interrupções mecânicas sucedidas durante o período de coleta de dados, sendo o abastecimento a interrupção mais importante e necessária a atividade, não comprometeu a disponibilidade mecânica.

LOPES e DINIZ (2015), no estudo sobre a produtividade do trator florestal chocker skidder na extração em terrenos declivosos obtiveram uma disponibilidade mecânica de 92,1%.

A taxa de utilização relacionada ao desempenho operacional alcançado pelo trator com guincho neste estudo foi de 93,2%, devido às interrupções operacionais terem uma representatividade significativa de 7%. A eficiência operacional obtida, que diz respeito ao desempenho como um todo foi de 92,1%.

FIEDLER et al., (2008), em um estudo de extração utilizando um skidder de garra no arraste de eucaliptos em relevo plano, obteve uma eficiência operacional de 73,2%.

A produtividade obtida foi de 3,96 m³/he, muito baixa, justificada pelas longas distâncias de extração, quanto maior a distância de extração menor será a produtividade. Essa atividade de extração muitas vezes durante o estudo foi classificada como limpeza de talhão onde eram extraídas algumas ponteiras juntamente com os fustes, pois as que apresentavam um diâmetro ≥ 8 cm eram aproveitadas pela empresa no processo. Os fustes apresentavam 0,38 m³ de VMI, extraídos do fundo do talhão com declividade média de 28°. Esta produtividade quando comparada a obtida por LOPES e DINIZ (2015) no estudo da produtividade do trator florestal

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chocker skidder na extração de madeira em terrenos declivosos é muito baixa. Os mesmos apresentaram resultados em uma declividade ≤ 20° 17,56 m³/he e 11,92m³/he numa declividade >20°.

4 CONCLUSÕES 





Dada à complexidade da operação, o guinchamento foi o elemento parcial que mais demandou tempo na extração de madeira com trator e guincho acoplado, pois além dos riscos de arrebentamento do cabo e da presença de resíduos da colheita mecanizada, ele era realizado em etapas por causa da elevada distância de extração.

A operação apresentou disponibilidade mecânica, taxa de utilização e eficiência operacional altas, mas baixa produtividade. Tal fato é reflexo da alta declividade do talhão, mas também de dificuldades encontradas no próprio ciclo operacional, como a elevada distância de extração e os obstáculos presentes no terreno.

Propõem-se, como melhorias na extração florestal mecanizada com trator agrícola e guincho em área declivosa, a introdução de pátios intermediários para redução das distâncias de extração e também a melhoria do planejamento operacional visando à redução ou à eliminação do tempo de espera do trator para que possa descer ao fundo do talhão para realizar a atividade.

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BRINATE, I. B. Colheita semimecanizada de eucalipto em áreas declivosas. 2016. 48p.

Dissertação (Mestrado em Ciências florestais) - Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Espírito Santo, Jerônimo Monteiro.

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FIEDLER, N. C.; ROCHA, E. B.; LOPES, E. S. Análise da produtividade de um sistema de colheita de árvores inteiras no norte do estado de Goiás. Floresta, Curitiba, v. 38, n. 4, p. 577586, 2008.

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80.

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