Timber harvesting times and productivity in El Salto, Durango , Mexico

Juan Abel Nájera–Luna¹, Oscar A. Aguirre–Calderón², Eduardo J. Treviño–Garza², Javier Jiménez–Pérez² y Enrique Jurado–Ybarra^2,1

¹ Programa de Doctorado en Ciencias en Manejo de Recursos Naturales.

² Profesor–Investigador. Facultad de Ciencias Forestales. Universidad Autónoma de Nuevo León. Carretera Nacional km 145. A. P. 41. Linares, Nuevo León, MÉXICO. C. P. 67700. Teléfono (821) 212 42 51. Correo–e: jalnajera@yahoo.com.mx.

Recibido: 18 de mayo, 2010 ]]> Aceptado: 16 de agosto, 2010

RESUMEN

Se analizaron las operaciones de aprovechamiento forestal en cuatro ejidos de la región de El Salto, Durango, México, mediante un estudio de tiempos y movimientos para conocer la productividad operacional en los procesos de apeo o derribo manual, desrame, troceo, arrastre y carga mecanizados. Se utilizaron los cronometrajes de 704 ciclos de derribo, 900 de arrastre mecanizado y 1,294 de carga mecanizada. Los resultados indicaron que el rendimiento operacional en el ciclo de derribo es de 28.67 m³·h^–1 El arrastre con grúa se estableció en 19.83 m³·h^–1 y una distancia promedio de 43.13 m. El rendimiento en la carga mecanizada fue de 35.27 m³·h^–1. Los rendimientos mostraron ser sensibles a las variaciones en el diámetro y el largo de los árboles y trozas, así como a las distancias encontradas en los ciclos de trabajo analizados.

Palabras clave: Derribo, arrastre, carga, ergonomía.

ABSTRACT

Timber harvesting operations in four ejidos in the El Salto region of Durango, Mexico, were analyzed using a time and motion study to determine the operational productivity of manual felling, delimbing, bucking, skidding and mechanized loading. A total of 704 cycles for felling, 900 for mechanical skidding and 1,294 for mechanical loading were timed. The results indicate that the operational productivity in the manual felling cycle is 28.67 m³·h^–1. Crane skidding was 19.83 m³·h^–1 at an average distance of 43.13 m. Mechanized loading productivity was 35.27 m³·h^–1. Productivity was shown to be sensitive to variations in the diameter and length of the trees and logs, as well as the distances found in the work cycles analyzed.

Key words: Felling, skidding loading, ergonomics.

Las operaciones de aprovechamiento forestal, por ser un conjunto de actividades complejas, requieren de una buena planeación, puesto que existen factores biológicos, ambientales, técnicos, humanos y económicos que las afectan directa e indirectamente (Lopes et al., 1999, citado por De Oliveira et al., 2006). El estudio del trabajo brinda herramientas y métodos para evaluar cuantitativa y cualitativamente los rendimientos y esquemas alternativos de organización en las actividades de aprovechamiento forestal, ya que el tiempo consumido por cada uno de los elementos de los ciclos de trabajo, permite estimar la productividad y costos por unidad de producción en relación a ciertos factores relevantes en combinación con medidas ergonómicas y el esfuerzo humano requerido para cada una de esas actividades, todo lo cual permite realizar una buena planeación mediante instrumentos de control que tiendan a mejorar dichas intervenciones (Malinovsky et al., 2006; Bjõrheden, 1991; Miyata et al., 1981). La evaluación del aprovechamiento en las áreas forestales de la región de El Salto, Durango, es de suma importancia, dado que no existe información sobre tiempos y rendimientos; en este sentido, el objetivo del presente estudio es determinar los indicadores de productividad en las operaciones de derribo manual, arrastre y carga mecanizada, de tal forma que los resultados constituyan una herramienta de apoyo para la toma de decisiones en la programación de las actividades de extracción, así como para elevar la eficiencia y calidad de esta importante actividad económica.

MATERIALES Y MÉTODOS

Localización del área de estudio

El estudio se realizó en bosques naturales de los ejidos El Brillante, La Victoria, San Pablo y La Campana del municipio de Pueblo Nuevo, Durango, los cuales forman parte de la región forestal de El Salto, que se localiza en el sistema montañoso denominado Sierra Madre Occidental. Las alturas sobre el nivel del mar fluctúan entre 1,400 y 2,600 metros. El clima es semi–húmedo templado o semi–frío, que se torna templado o semi–seco en el lado oriental de la sierra. Las especies predominantes son Pinus cooperi, P. durangensis, P. leiophylla, P. teocote y P. ayacahuite. La estructura del bosque es resultado de segundo y tercer crecimiento, y pueden verse en general dos doseles en el estrato arbóreo: ocupando los niveles más altos los pinos, cuya altura alcanzan un máximo de más de 20 metros, y los más bajos los encinos con diferentes especies del género Quercus. En el estrato inferior, los géneros más frecuentes son Junniperus, Quercus y Arbutus (UCODEFO 6, 1997). La pendiente promedio de las áreas estudiadas fue del 15 %. Las prácticas silvícolas utilizadas en los predios son las relativas al método de desarrollo silvícola (MDS) y variantes de selección.

Métodos y maquinaria de aprovechamiento usados en la región

El apeo o derribo de los árboles se realiza con motosierras; generalmente las trozas se cortan de 3.0 a 6.0 metros de largo y diámetro mínimo de 20.0 centímetros en caso de trocería para aserrado, y de 10.0 a 20.0 cm con longitudes de 1.22 a 2.44 m en la trocería para productos secundarios. El arrastre se hace con el apoyo de grúas mecánicas, skidder y tracción animal (bueyes de arrastre). La carga se realiza en forma manual y mediante grúas, las cuales son operadas por un equipo integrado por un motosierrista, dos cableros que enganchan y controlan el arrastre y carga de las trozas, un operador de grúa y un limpiabosques (Smartwood, 2004; 2005; 2006; 2007).

Evaluación del proceso de aprovechamiento forestal

Para su estudio, las operaciones de aprovechamiento se dividieron en ciclos de trabajo como sigue:

Derribo

Arrastre mecanizado

Carga mecanizada

Los ciclos de trabajo se identificaron de acuerdo a Bjõrheden (1991), obteniendo las siguientes actividades:

Tiempo Productivo: Se compone por tiempos principales de trabajo, complementarios, de soporte al trabajo, preparatorios y de servicio.

Derribo: (tiempo de planeación, desplazamiento entre árboles, remoción de obstáculos, derribo, desrame, troceo y tiempo de servicio a la motosierra).

Arrastre mecanizado: (desplazamiento a la troza, enganche, arrastre, desenganche, acomodo, amarre de gallos y tiempo de planeación).

Carga mecanizada: (acomodo del camión, acomodo del remolque, desplazamiento del camión, desplazamiento a las trozas, enganche y carga de las trozas, acomodo y amarre de la carga).

]]> Tiempo improductivo: Se compone por los tiempos de disturbios, retrasos, descansos, alimentación e interferencias.

Derribo: (descanso del operador, bloqueo de la espada de la motosierra y de los árboles).

Arrastre mecanizado: (bloqueo de trozas y descansos de los operarios).

Carga mecanizada: (descansos de los operarios).

Tamaño de la muestra

Para estimar el número de ciclos de trabajo necesarios y alcanzar un error de muestreo del 10 % con una confiabilidad del 95 % en cada una de las actividades del proceso de aprovechamiento forestal, se realizó un premuestreo de acuerdo con lo recomendado por Barnes (1968), para aplicar la siguiente expresión:

Donde:

n= Número de observaciones necesarias para estimar el rendimiento en los ciclos de trabajo.

t= Valor de t, para un nivel de probabilidad deseado (n–1) grados de libertad

E= Error de muestreo, expresado en porcentaje

De acuerdo a lo anterior, el número de ciclos de trabajo se estimó como se muestra en el Cuadro 1.

La información de campo se colectó durante los años 2008 y 2009 en diversas áreas de corta de los ejidos bajo estudio. La distribución de los ciclos de trabajo fue como se indica en el Cuadro 2.

Tiempos y rendimientos

Los datos del rendimiento operacional se obtuvieron mediante un estudio de tiempos y movimientos de los ciclos de trabajo de las operaciones de aprovechamiento forestal. Para tal efecto se utilizó el método de "vuelta a cero" descrito por Villagómez y García (1986), el cual consiste en tomar el cronometraje de los diferentes ciclos de trabajo de inicio a fin y regresar el cronómetro a "cero" para iniciar el cronometraje de un nuevo ciclo de trabajo; la precisión de cronometraje fue de 1/100 de segundo. Para determinar el volumen de los árboles derribados fueron utilizados los modelos biométricos locales, mientras que para la cubicación de las trozas arrastradas y cargadas se utilizó la fórmula de Smalian (Husch et al., 2003). Con los datos del tiempo y dimensiones de las trozas, fue posible estimar los rendimientos en metros cúbicos por hora de trabajo en cada etapa de las operaciones de aprovechamiento forestal mediante la siguiente ecuación (López et al., 2005):

]]> Donde:

= Rendimiento expresado en metros cúbicos por hora de trabajo

v = Volumen unitario del fuste (m³)

t =Tiempo de trabajo (s)

Procesamiento de datos

Con lo anterior, se obtuvo información referente a:

Tiempos productivos e improductivos.

Tiempos totales por ciclo de trabajo.

Rendimiento en m³ por hora de trabajo.

]]> Análisis estadístico

Para evaluar la existencia de diferencias significativas entre tiempos y rendimientos promedio por categorías de diámetro, altura y distancias, se realizó la prueba de comparación múltiple de Duncan a un nivel de significancia de 0.05. El proceso del análisis de datos se llevó a cabo utilizando el paquete estadístico SAS (Statistical Analysis System) Versión 9.1.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Derribo manual

El Cuadro 3 muestra el rendimiento del ciclo de derribo manual con valores de 0.89 a 185.21 m³·h^–1 y un promedio de 28.67 m³·h^–1; la duración del ciclo de trabajo se estableció entre 0.19 a y 34.18 minutos y un promedio de 3.49 minutos, de los cuales el 96 % del tiempo pertenece al tiempo productivo. Estos valores fueron influidos por la existencia de diferencias significativas (P≤0.05) entre categorías diamétricas, de altura de los árboles y por la distancia entre los árboles a derribar. De lo anterior, los rendimientos en el derribo varían desde 16.70 m³·h^–1 en árboles con diámetros normales entre los 15 y 20 cm hasta 64.14 m³·h^–1 en arbolado con diámetros mayores a 60 cm, con una duración por ciclo de derribo de 1.72 a 8.10 minutos (Cuadro 4). La altura de los árboles es un factor que afecta el rendimiento del derribo manual, pues en árboles con alturas de 4 a 10 m el rendimiento es de 7.85 m³·h^–1, mientras que en árboles con alturas mayores a 20 m, el rendimiento es del orden de los 35 m³·h^–1 en ciclos de trabajo de 2.10 a 4.67 minutos. En lo que respecta a la influencia que tiene la distancia entre árboles a derribar, los resultados mostraron un rendimiento promedio de 28 m³·h^–1 en distancias entre árboles de 3.0 a 60.0 m, mientras que para distancias mayores a los 60.0 m, el rendimiento se redujo hasta los 14 m³·h^–1. La duración de los ciclos de trabajo se estableció de 2.94 a 7.59 minutos.

Wang et al. (2004) estimaron el ciclo de derribo manual en bosques de los Apalaches en West, Virginia (EUA), compuesto por Quercus rubra, Betula lenta, Aacer rubrum, Aacer saccharum, Tilia americana y Quercus prinus, en un tiempo de 1.08 a 18.12 minutos, estableciéndose el promedio en 4.57 minutos para árboles con diámetros de 20 a 142 cm, con promedio de 40 cm y alturas de 2.4 a 17.0 m, con promedio de 9.0 m; distancia entre árboles de 1 a 34 m, con promedio de 10.0 m y volúmenes por árbol de 0.07 a 3.11 m³, con promedio de 0.77 m³; el rendimiento en el derribo fue de 1.67 a 34.74 m³·h^–1 con un promedio de 10.25 m³·h^–1. El ciclo de derribo fue 24 % menor en los bosques de El Salto, así como 37 % mayor el volumen por árbol derribado, lo que explica parte de las diferencias en los rendimientos de ambos estudios.

Arrastre mecanizado

En el Cuadro 5 se observan los rendimientos generales del ciclo de arrastre mecanizado con grúa y skidder, los cuales se establecieron entre 0.60 y 166 m³·h^–1 con un promedio de 19.83 m³·h^–1. La distancia promedio de arrastre fue de 43.0 m con valores extremos de 10.0 a 150.0 m y una duración por ciclo de arrastre de 2.71 minutos de los cuales el 90 % correspondió al tiempo productivo. Sin embargo, los tiempos y rendimientos en el ciclo de arrastre mecanizado también fueron influidos por las diferentes categorías de diámetro, longitud y la distancia de arrastre de las trozas al mostrar diferencias significativas (p≤0.05). En ese sentido, se encontraron rendimientos en el arrastre mecanizado de 10.92 m³·h^–1 para trozas de 13 a 20 cm de diámetro promedio y 43.07 m³·h^–1 en trozas mayores a 60 cm, con duración de los ciclos de trabajo de 1.99 a 3.89 minutos (Cuadro 6). La longitud de las trozas influyó en el rendimiento de arrastre, de tal forma que es posible obtener rendimientos de 17 m³·h^–1 en arrastre de trocería de 4 a 6 m de largo y 35.31 m³·h^–1 en trozas mayores a 12 m de largo. La duración de los ciclos de arrastre en este caso oscilaron entre los 2.18 y 2.94 minutos. Se observó un decremento en el rendimiento a medida que crece la distancia de arrastre, por lo que para distancias de 10.0 a 20.0 m corresponde un rendimiento de 28.58 m³·h^–1 y para distancias mayores a 100 m el rendimiento se reduce hasta los 10.80 m³·h^–1.

Wang et al. (2004) determinaron un tiempo de 5.80 a 29.56 minutos por ciclo de arrastre, estableciéndose el promedio en 21.75 minutos para trozas de 24 a 53 cm de diámetro (promedio de 37 cm) con largo de 5.5 a 14.6 m (promedio de 9.3 m), volumen de 0.82 a 4.81 m³ (promedio de 2.95 m³), distancia de arrastre de 15.24 a 1,219.0 m (promedio de 754.0 m) y rendimientos de arrastre de 2.26 a 13.36 m³·h^–1 (promedio de 8.18 m³·h^–1). En comparación con los resultados obtenidos en los bosques de la región de El Salto, la duración del ciclo de arrastre fue 88 % menor, lo cual se explica por que la distancia de arrastre resultó menor en 94 % a la registrada en los bosques de hojosas de los Apalaches; y aunque el volumen arrastrado por ciclo fue 81 % mayor en esos bosques, el rendimiento del arrastre mecanizado resultó ser 57 % mayor en Durango.

El Cuadro 7 contiene los resultados generales del ciclo de carga mecanizada cuyos rendimientos fluctuaron entre 0.03 y 332.27 m³·h^–1, estableciéndose el promedio en 35.27 m³·h^–1. La duración del ciclo de carga fue de 2.80 minutos, con valores extremos de 256.08 hasta 0.07 minutos, de los cuales el 100 % correspondió al tiempo productivo. Las variables que influyeron en el rendimiento de la carga mecanizada al observar diferencias significativas (P≤0.05), fueron las categorías diamétricas y la longitud de las trozas. El aumento en el diámetro promedio de las trozas mostró un incremento en el rendimiento de la operación de carga, por lo que para trozas con diámetros entre los 13 a 20 cm corresponde un rendimiento de 10.44 m³·h^–1, mientras que para trozas con diámetros mayores a 60 cm, el rendimiento de carga es del orden de los 130 m³·h^–1 (Cuadro 8). En lo que respecta a la longitud de las trozas, la tendencia observada fue que a medida que aumenta el largo de las trozas disminuye el rendimiento de carga, debido a que se requiere de mayor tiempo para realizar las maniobras con la grúa para acomodar las trozas en el camión; de tal forma que para trozas entre los 4 a 6 m de largo, el rendimiento de carga es de 41.48 m³·h^–1 y para trozas mayores a 12 m de largo el rendimiento se reduce hasta 17 m³·h^–1.

Mousavi (2009) reporta para bosques del norte de Irán, compuestos por Fagus orientalis, Carpinus betulus, Alnus subcordata y Aacer platanoides, rendimientos de 27.3 a 34.0 m³ por hora efectiva de trabajo en trozas de 5.2 a 7.8 de largo, valores que coinciden con los obtenidos en el presente estudio para trozas de 6.1 a 7.0 m de largo.

CONCLUSIONES

Los indicadores de productividad por categorías de diámetro, de altura de los árboles, largo de las trozas y distancias de trabajo que se estimaron en el presente estudio, representan una herramienta para mejorar la planeación de máquinas, insumos y mano de obra necesarias en las actividades de aprovechamiento forestal de la región de El Salto, Durango, con lo cual se busca contribuir a elevar la calidad y competitividad de la actividad forestal.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen a la Dirección General de Educación Superior Tecnológica (DGEST) y a la Fundación Produce Durango, A. C., por el financiamiento brindado a los proyectos. 566.07–P "Evaluación Operacional, Biométrica y Ambiental del Aprovechamiento Forestal en la región de El Salto, Durango" y 10–2007–0452 "Evaluación Integral del Proceso Productivo Maderable", de los cuales se generó el presente trabajo.

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