Selección de maquinaria para la operación de derribo en bosques de coníferas

Equipment selection for the felling operation on hardwood forests

Mario Alberto Villagómez Loza¹

¹ Centro de Innovación Aplicada en Tecnologías Competitivas (CIATEC, A. C.). Correro-e: mvillagomez@ciatec.mx

RESUMEN

En las operaciones de abastecimiento forestal se tienen las tareas más pesadas y los consumos de calorías más elevados, lo que influye directamente en el vigor físico de los trabajadores, ya que consumen de 5,000 a 6,000 Kcal día^-1, cifra que al compararse con las actividades de oficina (2,000 a 3,000 Kcal día^-1), construcción y agricultura (4,000 a 5,000 Kcal día^-1) evidencia su importancia, con respecto al esfuerzo físico necesario para su ejecución. Las características de la maquinaria empleada para los trabajos en bosques de coníferas no corresponden, en la mayoría de los casos, a las dimensiones del arbolado, de manera que se utilizan motosierras de altas especificaciones (peso y longitud de barra) y costos de adquisición, lo cual influye, fuertemente, en el esfuerzo físico que se requiere para llevar a cabo dicha operación. El objetivo del presente estudio fue medir el rendimiento, el costo y la carga fisiológica del trabajador al efectuar el derribo de coníferas con motosierras de diferente peso. Se determinó que para los modelos evaluados el rendimiento fue el mismo, mientras que el costo por unidad de producción y la carga fisiológica sobre el operador resultaron superiores con el equipo de mayor peso, lo que afectó la distribución del rendimiento durante la jornada de trabajo.

Palabras clave: Abastecimiento forestal, carga fisiológica, derribo, esfuerzo físico, motosierra, multimomento.

ABSTRACT

In harvesting are involved the heaviest tasks with the highest energy demands (5,000 to 6,000 Kcal day-1) for the worker, compared to other activities like office work (2,000 to 3,000 Kcal day-1), agriculture or construction (4000 to 5000 Kcal day-1), which underlines its importance in terms of the physical effort demanded for its accomplishment. The properties of the machines used in hardwoods, mostly, do not match the dimensions of the trees, thus, power saw specifications for felling operations commonly used in the mountains are bigger (and more expensive) than those really needed, which results in a greater physical effort required from the forest worker. This study was conducted to measure production, cost and work load when the operator used two models of power saw with different weight. Results show that production is the same in the felling activity with both equipments, but not so the cost and the work load, because these two variables are higher when the worker deals with felling activities using the heaviest power saw along the working day.

Key words: Logging, physiological load, timber felling, physical effort, power chain saw, multimoment.

INTRODUCCIÓN

El abastecimiento forestal es el conjunto de procesos continuos, dependientes y complementarios que tienen como objetivo final asegurar la entrega de materia prima a los centros de transformación, a partir de árboles en pie (Cárdenas, 1980). En este contexto el derribo juega un papel significativo, ya que su eficiencia garantiza el éxito en la extracción de los productos del bosque, durante las operaciones de arrime, carga y el transporte de trocería. De acuerdo con Apud (1976), en las actividades antes enunciadas se realizan las tareas más pesadas y, por consiguiente, se ejerce el mayor consumo de calorías (5,000 a 6,000 Kcal día^-1), lo que a su vez influye de manea directa en el rendimiento físico de los trabajadores. Si se compara dicho desgaste con las actividades de oficina (2,000 a 3,000 Kcal día^-1), construcción y agricultura 4,000 a 5,000 Kcal día^-1) se aprecia su importancia.

El diagnóstico de las operaciones de abastecimiento en el estado de Michoacán indica un aumento en el uso de motosierra, pero sus características no corresponden, en la mayoría de los casos, a las dimensiones del arbolado, de manera que se sobreutilizan en peso, longitud de barra y costo, aspectos que inciden de manera directa en la rentabilidad y el esfuerzo físico necesario para efectuar el trabajo. Por ello se recomienda compararlos con derribos hechos con motosierras de bajo peso para determinar rendimiento, costo por metro cúbico y esfuerzo físico del operario (Villagómez y Gómez, 1987).

Frahuenholz (1982) determina que el propósito del estudio de trabajo es incrementar la productividad de la empresa, a partir de las capacidades y necesidades de los trabajadores (mayor rendimiento con menor esfuerzo físico en un período de tiempo corto), o bien, a través de la mecanización (uso correcto de la maquinaria en el momento y lugar). El tiempo juega un papel preponderante en la organización del trabajo, ya que se usa para medir su eficiencia; así mismo, es el fundamento para determinar normas y mejoras.

A su vez, Rowan (1967) especifica que los beneficios de los estudios del trabajo son de dos clases: directos e indirectos. Los primeros pueden evaluarse en términos económicos, al comparar los ahorros logrados contra el costo de los mismos. Los segundos no son fáciles de medir, pues se refieren a los esfuerzos dirigidos a conservar la salud de los trabajadores.

El presente documento tiene como propósito brindar una metodología para el estudio del trabajo, con base en el cronometraje de multimomento (estudio de tiempos), el cálculo del costo por metro cúbico, la medición de la carga fisiológica del operador y la determinación de la producción por día-hombre y de los rendimientos del derribo.

La Comunidad Indígena de San Juan Nuevo, municipio Nuevo Parangaricutiro, Michoacán cuenta con una superficie de 19,121 ha y se ubica entre los meridianos 102° 00' y 102° 30' de longitud oeste y los paralelos 19° 10' y 19° 30' de latitud norte. De acuerdo con la clasificación de Köppen modificada por García (1964) el clima es del tipo (A) C (W₂)(w)b (i)g, que se caracteriza por ser semicálido, el más cálido de los templados, con temperatura media anual de 18 °C; la temperatura máxima absoluta de 35 °C y la mínima absoluta de 5.0 °C. La precipitación pluvial es de 1,400 mm.

La vegetación predominante corresponde a bosque de pino-encino, con dominancia del primero y cuyas especies son: Pinus leiophylla Shiede ex Schltdl . et Cham , P. lawsonii Roezl ex Gordon, P. douglasiana Martínez y P. michoacana Martínez; Quercus candicans Née, Q. laurina Bonpl. y Arbutus xalapensis Kunth.

Se practica el Método Mexicano de Ordenación de Montes que considera la práctica de cortas intermedias para mantener una estructura irregular y fomentar el renuevo. Los aprovechamientos son intervenciones de selección para cosechar los árboles maduros y liberar, al mismo tiempo, aquéllos que corresponden a las clases diamétricas inferiores (FAO, 2004). Se consideran el volumen en pie (200m³ ha^-1) y los incrementos de las masas para un ciclo de corta de 10 años para realizar intervenciones con una intensidad de 27%, en promedio, de conformidad con el Programa de Manejo.

La Secretaría de Caminos y Transportes (SCT, 2003) destaca que en la actividad forestal la planeación de los caminos es la etapa en la cual los errores son más costosos, permanentes y en ocasiones irreversibles. Un camino mal planeado tendrá un trazo deficiente, será un error visible a la crítica de todo el mundo, por lo que se deberán analizar todos los aspectos posibles antes de su construcción, a fin de que sean evaluados por especialistas calificados y experimentados en todas aquellas disciplinas que interactúen con la Dasonomía. Así mismo, es importante involucrar al personal local, conocedor de las peculiaridades del área forestal en cuestión. La SCT (2003) indica que a medida que la red de caminos crece, la extracción resulta más económica, ya que los costos de arrime disminuyen y, por lo contrario, si es insuficiente, la inversión es menor, pero los costos de arrime incrementan el precio final del producto, porque se adicionan los de transporte, industrialización y comercialización.

De acuerdo con Vera (1982), hay dos tipos de caminos:

a) Caminos secundarios.- Son transitables todo el tiempo por estar revestidos y tener el mínimo de obras con un ancho de plantilla de 4.0 a 6.0 m, las pendientes máximas en contra de la carga son de 10% y a favor de 10 a 14%.

b) Brechas de saca.- Carecen de revestimiento, por lo que son transitables solo en la época de secas. Tienen un ancho de plantilla es de 4.0 m y sus pendientes máximas en contra de la carga son de 10% y a favor de 14 a 18%.

Densidad y espaciamiento de caminos.- La red de caminos existente es mínima con relación a la superficie total, por lo que los marqueos se realizan, preferentemente, donde hay caminos. La densidad es de 5 m ha^-1 y el espaciamiento varía de 100 a 300 m, en función de las distancias de arrime, la topografía del terreno y la presencia de roca.

Tipos de productos.- Dentro del sistema de abastecimiento de trocería corta se obtienen:

Trozo corto de 2.44 m y 4.88 m de largo más el refuerzo (0.15 m). Se usa para madera aserrada.

Trocito de 0.72 m de longitud. Se emplea para caja de empaque.

Derribo.- Durante esta operación el árbol se apea, desrama y trocea con motosierra Homelite 1050. Se asignan dos equipos por motogrúa adaptada para el jalón libre de fustes y equipada con motor diesel Perkins, los cuales se integran por un operador y de uno a cuatro estibadores para el acomodo de las trozas a "bordo de brecha" y para la cubicación del volumen de las trozas.

Arrime.- La operación se hace con motogrúa, mediante el método de jalón libre, la distancia de arrastre de la trocería varía de 50 a 200 m. El personal involucrado es el operador y tres "gancheros", quienes llevan y amarran el cable hasta la madera en rollo derribada, posteriormente, conducen las trozas al "bordo de brecha", donde se ubica el equipo de extracción.

Manipulación.- Actividad que comprende la carga y descarga de troza corta, trocito y brazuelo para celulósico. Para el primer producto se utiliza motogrúa, mientras que en los subsecuentes el proceso es manual.

Transporte.- Depende de las características de la madera, las especies y el tipo de producto. Puede emplearse camión "rabón" o "torton" con capacidades de 7 a 12 m³ y 15 a 20 m³, respectivamente. La distancia promedio de transporte del monte al patio es de 10 a 20 km; sin embargo, cuando el producto es brazuelo se emplean furgones de 40 a 45 m³, ya que recorren una distancia de 130 km, pues su destino es la ciudad de Morelia.

Secuencia de trabajo en derribo

Preparación.- Al inicio de la jornada el operador revisa que el tanque de gasolina y el depósito de aceite de la máquina estén a la capacidad de diseño. Después, enciende la motosierra y la deja trabajar de 5 a 10 min, para que se caliente el motor. Mediante un recorrido rápido revisa si el arbolado más próximo está marcado. Regresa al equipo, acelera y comprueba que la cadena esté bien lubricada; lo apaga para corregir con el "limatón" y ajustar el afilado de los dientes de la cadena y la tensión con respecto de la barra.

Operación.- Durante las actividades de tiempo productivo, el operador realiza: arribo al pie del árbol, eliminación de maleza, definición de la dirección de caída del árbol, corte del "tabacote" (muesca que se hace en el fuste) en la dirección de caída y extracción, cambio de posición para realizar corte de derribo, medición del fuste con base en la longitud comercial, troceo con la motosierra Mc Culloch 850 (Figura 1), desrame y el despunte del árbol y pica de ramas y distribución en el suelo.

Especificaciones de la maquinaria.- La motosierra Homelite 1050 tiene un cilindro de 100 cc, depósito de combustible de 1.50 L y peso neto de 9.6 kg (excluye el combustible, la barra y la cadena). La motosierra Mc Culloch 850 tiene un cilindro de 82 cc, depósito de combustible de 0.75 L y un peso neto de 7.3 kg.

Cálculo del tamaño de muestra

Dado que las actividades de operación son repetitivas en cada árbol que se derriba (ciclo), se empleó el método de multimomento para la determinación del estudio de tiempos. El intervalo aplicado en cada lectura fue de 0.5 min. Con base en lo anterior, se hizo un estudio preliminar por motosierra, con el objeto de observar la fase productiva en las actividades, con lo cual se obtuvo el tiempo promedio utilizado y el porcentaje de ocurrencia de cada una, en relación al período productivo (Cuadro 1).

La actividad 1 (caminar hacia el árbol) registró el tiempo promedio correspondiente al inmediato inferior del intervalo de lectura aplicado (0.5 min), es decir 0.36, pero la actividad 4 ya se considera porque su valor de 0.52 supera al intervalo de 0.50; entonces, de conformidad con la metodología de Scott (1973) se usó para un 95 % de confiabilidad la siguiente fórmula:

N = 4P (100 - P) (L²)^-1

Donde:

N = Número de observaciones (ciclos)

]]> P = Porcentaje de ocurrencia

L = Error de muestreo = 5%

Toma de datos

A partir del tamaño de muestra calculado, la toma de datos se llevó a cabo en ocho jornadas completas de trabajo, bajo condiciones normales de la empresa (cuatro para cada modelo de motosierra), con un solo operador cuyo nivel de experiencia era el promedio. La información se registró de forma alternada, un día para cada modelo, con el fin de distribuir de manera uniforme el efecto de las características del arbolado y el tipo de terreno. Para el modelo Homelite 1050 se registraron 83 árboles, mientras que para Mc Culloch 850, fueron 92 (número superior al tamaño de muestra calculado) para cumplir con el requisito que establecen los estudios de trabajo, referente a que se tienen que realizar en jornadas completas.

El efecto de los elementos del clima se consideró como una variable independiente, por lo que solamente se enuncia sin formar parte de los resultados y discusiones. La altitud se midió con un altímetro de bolsillo marca Thommen, con una precisión de 10 m. La temperatura se verificó a las 12:00 h con un termómetro de escala de -10 a + 250 °C. La pendiente del terreno más representativa se determinó con clinómetro marca Suunto y las características de rugosidad del terreno y presencia de vegetación se hicieron por observación directa.

Estudio de tiempos

Las formas de registro y el cálculo del tamaño de muestra eran únicamente compatibles bajo el método de cronometraje de multimomentos, el cual permitió determinar la frecuencia de la actividad durante el período de trabajo estudiado. En intervalos de 30 segundos se consignó la labor observada. Se anotó la hora de inicio y la hora de término por jornada. Además se midieron con cinta diamétrica y flexómetro, los diámetros mayor y menor y la longitud de la troza elaborada. El período total de la operación de derribo se subdividió en tiempo de preparación y unitario. Este último comprendió los tiempos: básico, de descanso y el compartido.

El estándar de clasificación de tiempos utilizado corresponde al descrito por Villagómez y García (1986), que difiere del propuesto por Björherden y Thompson (1995) en que separa, el tiempo de preparación (PT) del tiempo de trabajo de apoyo (SW) o tiempo compartido (Figura 2). Así mismo, para Villagoméz y García (1986) el tiempo de descanso (RP) es independiente del tiempo sin trabajar (NT) o tiempo improductivo.

Información económica

Los aspectos considerados para determinar el costo por unidad producida fueron:

Salario por día (c).

Costo de la carga social, como porcentaje del salario (f).

Costo de la propiedad y funcionamiento por día de la motosierra (cs), en el que se incluyó la depreciación de la máquina (d), el consumo de combustible (cc) (una mezcla de gasolina y aceite de dos tiempos), el consumo de lubricante para la mezcla anterior (cl), el costo de reparación, el de mantenimiento (rym) y el tiempo de trabajo de la máquina por jornada (t).

Costo de adquisición de la motosierra (ca).

Vida útil del equipo en horas (vu).

El Costo de apeo por metro cúbico, (CF) se determinó con la fórmula referida por la FAO (1978b):

CF = [c (1+f) + cs] • PDF^-1

Determinación de la carga fisiológica

Se observaron dos jornadas completas de trabajo por motosierra. En cada una de ellas se anotaron: la hora, actividad y número de pulsaciones en intervalos de 60 min, aproximadamente. Con ello se determinó el pulso carotideo a la altura de la faringe del operador, durante un intervalo de 10 segundos (Wencl, 1982).

El tamaño de muestra calculado, con base en Scott (1973), para la motosierra Homelite 1050 dio un valor de N = 82.73, que equivale a 83 ciclos, mientras que para la motosierra Mc Culloch 850 fue de N = 83.30; (83 ciclos).

Dado que en los estudios de trabajo se requiere la información por jornadas completas de trabajo, el número de ciclos considerados para la motosierra Mc Culloch se transformó de 83 a 92 árboles.

Distribución de tiempos

En la Figura 5 se muestra la relación entre el rendimiento y la jornada de trabajo, para ambos equipos. El rendimiento por día-hombre, que corresponde a la producción obtenida durante la operación de los dos equipos, se resume en el Cuadro 2.

Costo de apeo por metro cúbico para la motosierra modelo Homelite 1050

Datos:

c = $ 800.00; f = 15% = 0.15; ca = $ 55,200

vu = 1500 h; t = 5 h; PDF = 30.387 m³

Cálculos:

cs = (d + cc + cl + rym) t = $ 468.25

d = (ca) (0.90)vu^-1 = $ 33.12h^-1

cc = (1.26 L x h) ($ 20.41 L^-1) = $ 25.79 h^-1

]]> cl = 0.193 L h^-1 x $ 37 L^-1 = $ 7.14 h^-1

rym = ca x 0.75 vu^-1 = $ 27.60 h^-1

CF = c (1+f) + cs PDF^-1 = $ 45.68 (m³)^-1

Costo de apeo por metro cúbico para la motosierra modelo Mc Culloch 850

De manera análoga se obtuvo el costo cuyo valor fue CF = $ 43.78 (m³)^-1.

El tiempo de descanso fue superior cuando se utilizó la motosierra Mc Culloch 850, como resultado de la toma de alimentos y los horarios de inicio y término de las jornadas evaluadas, en este caso se realizaron en seis ocasiones. Con el otro modelo fueron tres, aproximadamente de la misma duración. El tiempo improductivo resultó casi tres veces menor con la motosierra Mc Culloch 850, en comparación con la Homelite 1050, en la cual incidieron demoras personales y de organización.

Jornada de trabajo y rendimiento por hora

Para el modelo Homelite 1050 el rendimiento por hora fue bajo (2.5%) en las primeras horas y se incrementó en 10% aproximadamente a la mitad de la jornada, para luego decrecer al mismo ritmo, hasta concluir la hora de trabajo. Con relación a la motosierra Mc Culloch 850, su rendimiento fue alto (11%) en las primeras horas, mantuvo una tendencia creciente hasta el final y alcanzó su máximo nivel (15%) en la última hora de trabajo. Por lo tanto, con este modelo se realizó un trabajo más uniforme, en comparación con el de Homelite 1050.

Rendimiento por día-hombre

Esta variable fue superior con la motosierra Homelite 1050, en casi un metro cúbico. La diferencia es pequeña, ya que, no obstante la experiencia de seis años del operador, no cuenta con la capacitación adecuada para trabajar de manera eficiente, y en consecuencia existe un grado de influencia favorable para el trabajo con dicho modelo.

Costo por unidad producida.

El costo por metro cúbico derribado fue superior en $1.90 cuando se utiliza el equipo Homelite 1050, lo que significa que para un rendimiento promedio por día de 30 m³ será de $57.00 día^-1. Los aspectos que incidieron en el costo de operación con este modelo incluyeron: mayor precio de compra ($ 15,300.00) que afectó la depreciación, el costo de reparación y de mantenimiento y el consumo de combustible ($ 42.45 día^-1. Mientras que para el Mc Culloch 850, el alto consumo de lubricante ($ 25.35 día^-1) tuvo mayor impacto. Con este último modelo la producción fue menor en casi 1m³día^-1, al compararse con la producción generada por el otro modelo.

Distribución de la carga fisiológica

En la Figura 6 se observa la distribución de la carga fisiológica de la jornada de trabajo; aquí solo se consideraron las actividades que se desarrollaron durante la operación en intervalos de 60 min. En la Figura 7 se presentan los datos en segmentos de frecuencias para las motosierras evaluadas.

Los valores que son aceptados para calificar la carga fisiológica en las faenas de abastecimiento de productos forestales se consignan en el Cuadro 3. La distribución de frecuencias derivada del estudio corresponde a una carga fisiológica moderada para el modelo Homelite 1050 y baja en el caso del Mc Culloch 850.

La diferencia en peso neto de los equipos (2.3 kg más en la motosierra Homelite 1050) tuvo una gran influencia. Las actividades que requirieron de un mayor esfuerzo físico en los modelos evaluados fueron el corte de derribo y la pica.

El rendimiento obtenido por día-hombre fue, en general, el mismo para ambos modelos de motosierra.

La operación de derribo con la motosierra Mc Culloch 850 fue la más económica.

Los conceptos que más gravaron el costo por metro cúbico derribado fueron: el costo de adquisición y de combustible (ambos para el modelo Homelite 1050) y el costo de lubricante (modelo Mc Culloch 850).

Javier Nava Vega (2007). San Nicolas Totolapan, Delegación Magdalena Contreras, D.F.

REFERENCIAS

Apud S., E. 1976. El rol de la ergonomía en el trabajo forestal. Seminario FAO / SIDA sobre ocupación forestal en América Latina. Lima, Perú. 520 p.         [ Links ]

Bjöherden, R. and M. A. Thompson. 1995. An international nomenclature for forest work study. AIR3-CT94-2097, Harmonization of ongoing European research in the field of harvesting operations and optimization of harvesting methods regarding environmental and economic constraint. Imst, Austria. 5 p + 16 p. Appendix        [ Links ]

Cárdenas B., G. E. 1980. Apuntes del curso de abastecimiento forestal. INIF-SFF. Ciudad Guzmán, Jal., México. 143 p.         [ Links ]

Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO). 1978a. Evaluación de los costos de extracción a partir de inventarios forestales en los trópicos. 2^a parte: recolección de datos y cálculos. Roma, Italia. 76 p.         [ Links ]

Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO). 1978b. Planificación de carreteras forestales y sistemas de aprovechamiento. Roma, Italia.171 p.         [ Links ]

Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO). 2004. Estado y tendencias de la ordenación forestal en 17 países de América Latina. Roma. Italia. 109 p.         [ Links ]

Frauenholz, O. 1982. Work studies in forestry. In : Heinrich, R. (Ed.). Logging of mountain forests. FAO. Rome, Italy. pp. 259-270.         [ Links ]

García, E. 1964. Modificación del sistema de clasificación climática de Köppen. Instituto de Geografía. Universidad Nacional Autónoma de México. México, D. F. México. 45 p.         [ Links ]

Rowan, A. A. 1967. Work study in the improvement of timber harvesting efficiency. Forestry Comission Research and Development Paper. No. 59. England, UK. 23 p.         [ Links ]

Scott, A. H. 1973. Work measurement: Observed time to standard time, work study in forestry. England Forestry Commission Bulletin. No. 47. 100 p.         [ Links ]

Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT). 2003. Caminos forestales. Dirección General de Carreteras Federales. Unidad de Infraestructura Carretera para el Desarrollo Regional. México. D. F, México. 348 p.         [ Links ]

Skogsarbeten-The Forest Operations Institute. 1983. Swedish forestry techniques with possible application in the third world. Spånga, Sweden. pp. 12-18.         [ Links ]

Vera G., F. 1982. Transporte de productos forestales. Universidad Autónoma Chapingo. Texcoco, Edo. de Méx., México. Boletín Técnico No. 8. 167 p.         [ Links ]

Villagómez L., M. A. y D. García A. 1986. El estudio de trabajo y su aplicación en las operaciones de abastecimiento forestal. Rev. Cien. For. en Méx. (59): 162-180.         [ Links ]

Villagómez L., M. A. y R. Gómez A. 1987. Diagnóstico de las operaciones de abastecimiento en la Unidad de Administración Forestal No. 10 del Estado de Michoacán. Rev. Cien. For. en Méx. (61): 135-158.         [ Links ]

Wencl, J. 1982. Basic principles of ergonomics. In : Heinrich, R. (Ed.). Logging of mountain forests. FAO. Rome, Italy. pp. 239-252.         [ Links ]