Mecanização da colheita de pinha (Pinus pinea L.) Universidade de Évora, Departamento de Engenharia Rural,

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1 Mecanização da colheita de pinha (Pinus pinea L.) Pinheiro, A.C. 1 ; Peça, J.O. 1 ; Gonçalves, A.C. 1 ; Ribeiro, N.A. 1 ; Vacas de Carvalho, M.A. 2 ; Fragoso, M.R. 3 ; Gomes, J.A. 3 ; Dias, S. 1 ; Dias, A.B. 1 ; Reynolds de Souza, D. 4 1 Universidade de Évora, Departamento de Engenharia Rural, Apartado 94, Évora pinheiro@evora.pt 2 Direcção Regional de Agricultura do Alentejo 3 ANSUB Associação de produtores florestais do vale do Sado 4 Reynolds & Oliveira Palavras chave: Mecanização; colheita mecânica; pinheiro manso; pinha Resumo O pinheiro manso ocupa em Portugal uma área total de 85,8 mil hectares. A colheita da pinha tem estado exclusivamente dependente da mão-de-obra. Para ser realizada, os operadores têm de subir aos pinheiros, o que envolve riscos de queda, principalmente em dias húmidos. A segurança e o bem estar dos agentes envolvidos é, muitas vezes, descurada. A escassez de mão-de-obra e o seu preço elevado afectam a colheita da pinha, a

2 qual é frequentemente vendida na árvore sem que o produtor florestal tenha a noção exacta da produção do seu pinhal. Os grandes produtores e os industriais têm vindo a importar equipamentos de colheita automotrizes, de custo elevado, na tentativa de reduzirem a dependência desta actividade relativamente à mão-de-obra e, assim, reduzirem os custos da apanha. São equipamentos pesados que trabalham sobre solo húmido, provocam compactação e destruição da estrutura do solo. São equipamentos caros e com um período de utilização limitado, reflectindo-se em custos fixos elevados que afectam os custos de produção do pinhão. A experiência adquirida pelos autores em projectos de investigação relacionados com a colheita mecânica da azeitona em associação com a empresa Reynolds & Oliveira, empresa com larga experiência no desenvolvimento de equipamentos para agricultura, nomeadamente no que se refere a vibradores para o destaque da azeitona permitiu desenvolver e adaptar um vibrador mecânico, para destaque da pinha, a um tractor agrícola com 104 kw de potência. Uma vez que o tractor agrícola têm utilizações alternativas durante o ano, os custos fixos são diluídos por outras actividades, tornando a produção de pinhão mais aliciante.

3 Para avaliar o desempenho deste equipamento e o efeito da sua utilização nas árvores, foram seleccionados 4 povoamentos, onde foram marcados, aleatoriamente, conjuntos de árvores. As experiências permitem comparar árvores vibradas com árvores onde a colheita da pinha é feita manualmente em três épocas de colheita. São recolhidos dados referentes a: tempo de vibração por árvore; tempo de deslocação entre árvore; percentagem de pinhas do ano derrubadas; pinhas imaturas derrubadas e estragos no fuste e na copa da árvore. São igualmente registados valores referentes à apanha manual. Os ensaios decorrerão durante três anos nos mesmos pinhais. Os resultados do primeiro ano de trabalho permitem constatar que a percentagem média de pinhas derrubadas pela máquina é bastante elevada, tendo como valor mínimo 76,57% e máximo 92,57% sendo 84,92% o valor médio para todos os locais. Os tempos de apanha manual são muito superiores aos da apanha mecânica da pinha, que é feita 9,2 vezes mais rapidamente, ou seja em aproximadamente 11% do tempo gasto na apanha manual. A realização destas acções é possível graças ao projecto Colheita mecânica de pinha (Pinus pinea L.), financiado pelo programa AGRO.

4 Abstract With a total area of 85.5 thousand hectares of umbrella pine in Portugal, pine harvesting is, however, still relying in intensive manual labour. Self-propelled trunk shakers have been recently imported. High ownership cost, limit their use to contractors. This paper describes a trunk shaker, and its utilisation, developed to be mounted on the front-end-loader of an agricultural tractor. Field trials reveal the high performance of the machine when compared with manual labour. The trials also reveal that machine developments should be oriented towards a sensor based information system helping the operator to adapt power input to optimise pine detachment. 1. Introdução Os projectos de investigação realizados na área da olivicultura despertaram, nos autores, interesse por outras fileiras de produção. A ideia de que os equipamentos desenvolvidos e utilizados, naqueles projectos pudessem, com as adaptações necessárias, vir a ser utilizados nessas fileiras, começou a ganhar forma. Constatou-se que o pinhão, fruto do pinheiro manso (Pinus pinea L.), tem grande procura tanto no mercado nacional como internacional e que representa, para as zonas onde vegeta, uma

5 importante fonte de receita para os produtores florestais. Verificouse, igualmente, que a colheita da pinha é feita manualmente o que encarece o produto final e que envolve riscos profissionais elevados. Assim elaborou-se uma proposta de projecto que foi submetida ao programa AGRO, que promove acções de Desenvolvimento Experimental e Demonstração (DE&D). Esta proposta materializou-se no projecto AGRO 200 Colheita mecânica de pinha (Pinus pinea L.), cujo financiamento obtido permitiu desenvolver e adaptar um vibrador mecânico a um tractor agrícola e realizar trabalhos de campo que permitirão fazer o estudo do desempenho deste equipamento e a sua comparação com a colheita manual tradicionalmente efectuada nos pinhais portugueses. Na presente comunicação são apresentados aspectos considerados relevantes do desenvolvimento do equipamento e os resultados obtidos no primeiro ano do trabalho de campo realizado Situação actual Cerca de 68% dos 85,8 mil hectares de pinheiro manso (Pinus pinea L.) existentes em Portugal encontram-se no distrito de Setúbal onde esta actividade tem elevado peso no rendimento das explorações florestais. A procura do pinhão tem vindo a aumentar,

6 sendo crescente a sua exportação. A colheita da pinha tem estado exclusivamente dependente da mão-de-obra. Os operadores executam a sua colheita a partir do solo sempre que a produção é reduzida, figura 1, ou sobem às árvores, figura 2, quando a produção o justifica. Esta operação envolve riscos de queda, principalmente em dias húmidos. A segurança e o bem estar dos agentes envolvidos é, na maioria das vezes, descurada. Com a crescente redução da mão-de-obra disponível, e com o aumento do seu valor, a viabilização da colheita da pinha, passa forçosamente pela sua mecanização. Fig. 1- Colheita manual feita a partir do solo Fig. 2- Colheita manual subindo às árvores Recentemente, começaram a ser utilizados, em Portugal, equipamentos automotrizes, figura 3, importados, com pesos elevados por eixo que, ao deslocarem-se em solo húmido, provocam compactação e destruição da estrutura do solo. Possuem

7 bombas que debitam grande caudal de óleo que, mesmo em pouco tempo de vibração, provocam danos elevados nas árvores, originando a queda de estróbilos imaturos. Fig. 3 Vibrador automotriz Devido ao seu preço elevado, só os grandes proprietários e os industriais os podem adquirir. Sendo caros e tendo um período de utilização limitado, têm custos fixos elevados o que, consequentemente, encarece os custos de produção do pinhão. Por outro lado estando estes equipamentos maioritariamente na posse do sector industrial do pinhão, e possuindo os operadores que com eles trabalham reduzida formação e pouca sensibilidade, vibram as árvores com pouco critério, comprometendo as produções dos anos seguintes, já que vibram durante um período de tempo demasiadamente longo, provocando a queda da pinha dos anos

8 seguintes. De realçar que, durante a época da colheita, o pinheiro tem pinhas maduras com três anos, que são o alvo desta operação, mas tem igualmente as pinhas com dois anos e com um ano que não devem ser derrubadas sob pena de se comprometerem as produções dos dois anos seguintes. A árvores dos povoamentos são caracterizados por grande dispersão em termos de diâmetro à altura do peito, altura de fuste e dimensão da copa o que faz com que cada árvore seja diferente das que lhe estão mais próximas e como tal tenha de ser abordada de maneira diferente das suas vizinhas quando da colheita. O período de colheita de pinha, fixado pela portaria 528/99 de 10 de Dezembro, decorre entre 15 de Dezembro e 30 de Março em cada ano. Neste período os tractores agrícolas têm pouca utilização não entrando, assim, a sua utilização nesta actividade, em competição com as outras actividades que decorrem nas explorações agrícolas e/ou florestais. Outras fontes de potência, como o caso dos carregadores telescópicos, podem ser igualmente utilizadas para estes vibradores. Assim, já que tanto os tractores agrícolas como os carregadores telescópicos têm outras utilizações durante o ano, os custos fixos são diluídos pelas actividades em que são utilizados, tornando a produção de pinhão mais aliciante.

9 O peso por eixo é igualmente menor podendo os tractores, e os carregadores telescópicos serem equipados com pneus de forma a reduzir a compactação do solo e a aumentar o número de dias em que estes equipamentos podem ser utilizados, mesmo em condições climáticas adversas. O facto de se poderem utilizar tractores agrícolas e carregadores telescópicos como fonte de potência para estes vibradores permitirá, aos grandes produtores florestais, ter os seus próprios equipamentos, reservando às associações de produtores florestais a missão de alugar tractores e cabeças de vibração aos seus associados. É nossa convicção que as empresas prestadoras de serviços alargarão a sua actividade a esta área. 2. Material e métodos A experiência adquirida pelos autores em projectos de investigação relacionados com a colheita mecânica da azeitona em associação com a empresa Reynolds & Oliveira, empresa com larga experiência no desenvolvimento de vibradores para o destaque da azeitona, tendo inclusivamente recebido em 1992 o galardão The Agricultural Engineering 50 atribuído pela revista Agricultural Engineering da American Society of Agricultural Engineers ASAE, permitiu desenvolver e adaptar um vibrador mecânico, para

10 destaque da pinha, a um tractor agrícola com 104 kw de potência (Fig. 4). Este vibrador, desde que efectuadas modificações pode utilizar, igualmente, como fonte de potência um carregador telescópico (Fig. 5). Fig. 4 - Vibrador montado num tractor agrícola Fig. 5 Vibrador montado num carregador telescópico 2.1. O vibrador O vibrador desenvolvido é formado por uma cabeça de vibração, uma estrutura de ligação ao tractor e uma unidade de potência hidráulica. A cabeça de vibração liga-se à árvore através duma frente de encosto e de duas maxilas que estão revestidas por almofadas e por camadas de tela de borracha para não danificar o tronco da árvore. Durante a aproximação à árvore o carregador frontal sobe ou desce de forma a que as maxilas abracem o tronco à altura considerada aconselhável (Fig. 6). A estrutura que suporta a cabeça de vibração, ligada directamente

11 ao carregador frontal do tractor, tem capacidade de alterar o ângulo de ataque de modo a poder adaptar-se à eventual inclinação do tronco. A unidade de potência hidráulica, montada na traseira do tractor, para efeito de equilibragem do conjunto (fig. 7), recebe energia da tomada de força do tractor. O óleo é movimentado por duas bombas. A segunda bomba permite adicionar caudal à primeira de forma a permitir dois modos de vibração, menor ou maior frequência conforme as características das árvores. Fig. 6 Cabeça de vibração e estrutura de ligação ao tractor Fig. 7 Vista traseira do tractor e da unidade de potência hidráulica 2.1. Os povoamentos Os trabalhos de campo decorrem em quatro povoamentos distintos de forma a utilizar o equipamento em condições consideradas

12 representativas do tipo de povoamentos de pinheiro manso existente em Portugal. Nos povoamentos onde foram implementados os ensaios as árvores foram identificadas, numeradas e marcado o nível do diâmetro à altura do peito (1,30m). Foram determinadas as posições relativas de todas as árvores, pela medição das suas coordenadas polares, sendo ainda utilizada uma classificação de árvores individuais adaptada ao pinheiro manso. Em todas as árvores foram medidos os seguintes parâmetros dendrométricos: diâmetro à altura do peito, altura total, altura da base da copa, altura do fuste e raios de copa (Norte, Sul, Este, Oeste). Assim cada árvore está perfeitamente identificada o que permite quantificar o desempenho do equipamento por classe de árvores. A análise da estrutura dos povoamentos foi efectuada em função do número de árvores por hectare, da área basal por hectare, do grau de coberto e do diâmetro quadrático médio. Foram ainda elaboradas cartas de povoamento e de copas, sendo apresentada, como exemplo, na figura 8, uma carta referente a um dos povoamentos em estudo.

13 N Meters pinheiro manso sobreiro limite da parcela Fig. 8 Carta de copas da parcela de Pai Sobrado, um dos povoamentos Cada parcela tem 120 árvores de modo a poder permitir a realização dos quatro tratamentos que a seguir se indicam: tratamento 1 colheita manual em Dezembro; tratamento 2 colheita mecânica em Dezembro; tratamento 3 colheita mecânica em Janeiro; tratamento 4 colheita mecânica em Fevereiro A distribuição das árvores da parcela pelos quatro tratamentos foi casualisada em função da classe de diâmetro, sendo cada tratamento constituído por 30 árvores Recolha de dados Para avaliar a produção, por árvore, foram contabilizadas todas as pinhas existentes na árvore e determinado o seu peso. Na colheita mecânica as pinhas não derrubadas pela máquina foram

14 posteriormente derrubadas manualmente de modo a permitir avaliar tanto a produção como o rendimento do vibrador. Uma vez que a produção dos anos seguintes pode ser afectada caso haja queda de estróbilos imaturos e de raminhos do ano, estes foram também contabilizados, tanto na colheita mecânica como na manual. A altura de cintagem do vibrador ao pinheiro foi igualmente medida. (Figs. 9 e 10). O tempo de vibração, o tempo de deslocação entre pinheiros e o tempo de colheita manual foram registados. Fig. 9 Avaliação da massa de pinhas caída Fig. 10 Medida da altura de cintagem do vibrador 3. Resultados e discussão A informação recolhida e que seguidamente se apresenta refere-se apenas ao primeiro ano coberto pelo projecto englobando somente uma campanha.

15 Quadro 1 Valores registados, por local, referentes à apanha manual de pinha Local Nº Médio Pinhas/Árvore Peso Médio Total de Pinhas/Árvore (kg) Tempo Médio de Apanha/Árvore (s) Todos 28,8 6,99 290, ,8 6,79 301,54 2 7,7 1,34 190, ,7 5,30 205, ,0 12,37 425,92 Local 1 Pai sobrado; Local 2 Mata de Valverde; Local 3 Monte Novo; Local 4 Quinta de Sousa. Quadro 2 Valores registados, por local, referentes à apanha mecânica de pinha Local Nº Médio Pinhas Vibradas/ Árvore Peso Médio Total de Pinhas Vibradas/ Árvore (kg) % Média Pinhas Derrubadas com Máquina/ Árvore Tempo Médio de Apanha/ Árvore (s) Todos 22,9 6,44 84,92 31, ,3 6,10 87,55 29,31 2 6,2 1,31 92,57 37, ,4 7,41 79,86 29, ,8 13,97 76,57 30,51 Local 1 Pai sobrado; Local 2 Mata de Valverde; Local 3 Monte Novo; Local 4 Quinta de Sousa. Os valores apresentado para o número médio de pinhas colhidos mecanicamente por árvore é inferior ao número colhido manualmente já que, naquele, só foram contabilizadas as pinhas derrubadas pela máquina e não a totalidade das pinhas existentes

16 na árvore. Da análise dos resultados dos quadros 1 e 2 pode verificar-se que a produção de pinha em qualquer dos locais é inferior à descrita na bibliografia para a região de Alcácer do Sal (200 a 250 pinhas por árvore). De realçar que o valor apresentado na bibliografia refere-se à média de quatro anos e que o valor encontrado neste primeiro ano de trabalhos poderá ter coincidido com ano de contra-safra. A produção de pinha apresenta anos de safra e contra-safra com um intervalo de 4 anos. Em Alcácer do Sal registam-se após um ano de produção máxima, um de mínima e dois de média (Alpuim, 1998). Os resultados obtidos levam a supor que este é um ano de contrasafra, uma vez que o número médio de pinhas por árvore não ultrapassa 44. Dos quatro locais Quinta de Sousa é aquele que apresenta maiores produções médias quer em número quer em peso de pinha. A Mata de Valverde regista as mais baixas produções. É de realçar que este povoamento está conduzido para produção de madeira o que pode justificar as baixas produções. Os valores referentes à Quinta de Sousa são baseados somente em 90 árvores pois as correspondentes ao último tratamento foram roubadas. Este é um problema com que se debatem os produtores florestais ao atrasar a colheita da pinha e que a mecanização desta

17 operação pode minorar. Analisando o quadro 2 pode-se constatar que a percentagem média de pinhas derrubadas pela máquina é bastante elevada, tendo como valor mínimo 76,57% (Local 4), máximo 92,57% (Local 2) e um valor médio para todos os locais de 84,92%. Os tempos de colheita manual, ilustrada nas figuras 1 e 2, são muito superiores aos da colheita mecânica, figuras 9 e 10. A colheita mecânica é feita em aproximadamente 11% do tempo gasto na colheita manual. No tratamento manual o tempo médio de colheita por árvore referese ao somatório do tempo de subida, tempo de apanha e tempo de descida. No mecânico aquele tempo engloba o tempo de vibração e tempo de deslocamento médio entre árvores. O tempo de vibração é medido desde que o vibrador começa a fechar as maxilas até terminar a vibração da árvore sendo o tempo médio de deslocação entre árvore o tempo que decorre desde que o vibrador inicia a abertura das maxilas numa árvore até encostar à árvore seguinte. Na apanha manual não foram contabilizados os tempos mortos entre árvores, que são dependentes do operador e de este ser pago à jorna ou se recebe em função da massa de pinha colhida por dia de trabalho.

18 4 Conclusões Os resultados obtidos permitem constatar a enorme vantagem da colheita mecânica relativamente à apanha manual quer no que se refere ao número de árvores, quer à massa de pinha destacada por unidade de tempo. No entanto aspectos relacionados com a fiabilidade de alguns dos seus componentes, nomeadamente o revestimento das maxilas e da frente de encosto são aspectos a melhorar. Uma vez que este equipamento é montado no carregador frontal do tractor o seu peso, além de ser transmitido ao eixo frontal, provoca ainda uma deslocação do peso do eixo traseiro para o dianteiro o que danifica os pneus e obriga a uma lastragem traseira. Uma diminuição da massa deste equipamento será de ter em atenção por forma a reduzir as cargas por eixo com os benefícios que daí resultarão no que se refere à compactação do solo e à melhoria das condições de transitabilidade. Os pinhais tradicionais são muito heterogéneos, no que se refere à idade das árvores que constituem os diferentes povoamentos. Assim encontram-se no mesmo povoamento árvores com grande discrepância no que se refere à idade e como tal à altura, ao volume de copa e ao diâmetro do tronco. Esta diferença obriga a que cada árvore tenha de ser encarada de maneira particular, já

19 que tanto a frequência como o tempo de vibração têm de estar de acordo com as suas características. Um operador menos criterioso derruba a maior massa de pinhas possível, independentemente dos danos que possa provocar na árvore e nas produções dos anos subsequentes. Derruba tanto a produção do ano como a dos anos seguintes. O levantamento dos povoamentos, a caracterização das árvores e o seu relacionamento com os dados referentes ao desempenho do equipamento, permitirão modelar a actuação do vibrador. Meios auxiliares que, numa primeira fase, permitam, em função do modelo previamente desenvolvido, informar o operador das características e do procedimento mais correcto a ter, ou numa fase mais adiantada automatizar a actuação do vibrador permitirão aumentar a capacidade de trabalho do equipamento, e como tal reduzir os custos de utilização, e minimizar os efeitos negativos quer sobre a árvore quer sobre as produções nos anos seguintes. Estes aspectos, que consideramos fundamentais, merecem a nossa atenção no desenvolvimento futuro deste equipamento. 5. Bibliografia Alpuim, Margarida d ; Carneiro, Maria Manuela; Carvalho, Maria Augusta V. de; Rocha, Maria Eugénia; Pinheiro Manso, 2ª Parte

20 Selecção de Povoamentos. Objectivos e Metodologia, Instituto Nacional De Investigação Agrária, Estação Florestal Nacional. UTAD. Vila Real 28 e 29 de Setembro de Miles, J.A.; Mehlschau, J.J.; Moini, S.; Factors Affecting Harvest of Loblolly Pine Cones Transactions of the ASAE, 1981, pp Moini, Samad; Miles, J.A.; Conifer Cone Harvesting: An Experimental Approach, Transactions of the ASAE, 1981, pp Peruzzi, A.; Mazzoncini, M.; Ciomei, D.; Senesi, G. Meccanizzazione delle Operazioni di Raccolta Degli Stobili di Pino Domestico (Pinus pinea L.), Riv.di Ing. Agr. Vol. 4, 1989, pp