Rendimentos e custos operacionais de dois modelos de carregadores florestais

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1 ISSN Comunicação Científica Rendimentos e custos operacionais de dois modelos de carregadores florestais Danilo Simões¹; Flávia Aléssio Marcelino¹; Paulo Torres Fenner¹ 1 Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista, Depto de Ciências Florestais, Rua José Barbosa de Barros, 1780, Faz. Lageado, Botucatu, São Paulo, Brasil, CEP danilo@fca.unesp.br; flaviaalessio@gmail.com; fenner@fca.unesp.br. Resumo: O presente trabalho teve por objetivo comparar os rendimentos e custos de carregamento de dois modelos de carregadores florestais. O estudo foi desenvolvido em uma floresta homogênea da espécie Eucalyptus grandis de primeiro corte, clonal, com oitenta meses de idade, destinada ao suprimento de fibra de madeira para atividades industriais da empresa onde foi realizado o estudo. Foi comparado o carregador florestal composto pela máquina base da marca Caterpillar modelo 312 BL, equipado com garra florestal para capacidade de área útil de 0,5 m 2 ( Carregador 0,5 ) e carregador florestal composto pela máquina base da marca Caterpillar modelo 320 CL, com garra florestal para capacidade de área útil de 1,0 m 2 ( Carregador 1,0 ). O estudo de tempos foi realizado pelo método de tempo contínuo e os rendimentos operacionais foram obtidos através do volume de madeira em metros cúbicos carregados para os veículos de transporte. Foram estudados 2 tratamentos com 6 repetições para cada tratamento, correspondendo ao peso total de madeira carregada de 545,68 t. O rendimento operacional médio do carregamento foi de 72,53 t.h -1 para o Carregador 0,5 e para o Carregador 1,0 foi de 110,12 t.h -1, apresentando uma diferença de 37,58 t.h -1. O rendimento operacional médio de carregamento dos seis operadores, para ambos os carregadores, variou de 70,86 a 113,72 t.h -1. Com a utilização do Carregador 1,0 houve uma economia de R$ 0,35 por tonelada de madeira de eucalipto carregada. Palavras chave: grua florestal, rendimentos operacionais, custos. Operational performance and costs of two models of forest loaders Abstract: The present work aimed to compare the operational performance and costs of two models of forest loaders. Two forest loaders were compared. One composed of a machine base branded Caterpillar model 312 BL, equipped with forest grapple with useful area capacity of 0.5 m². ("Loader 0.5") and the other forest loader composed by machine base branded Caterpillar model 320 CL, with forest grapple with useful area capacity of 1.0 m 2 ("Loader 1.0"). The time study was carried out by the continuous time method and the operational performances were obtained through the determination of wood volume in loaded cubic meters for the transport vehicles. Two treatments were evaluated with 6 replicates for each treatment, corresponding to the total weight of wood loaded of t. The medium operational performance of the loading varied from t.h -1 to the "Loader 0.5" to t.h -1 for the "Loader 1.0", with a difference of t.h -1. The medium operational performance of loading of the six operators, for both loaders, varied from to t.h -1. With the "Loader 1.0" use there was an economy of R$ 0,35 per ton of eucalyptus wood loaded. Key words: forest grapple, operational performance, costs. Introdução A colheita florestal pode ser definida como um conjunto de operações efetuadas no maciço florestal, que envolvem desde a preparação e a extração da madeira até o local de transporte, mediante uso de técnicas e de padrões estabelecidos, com a finalidade de transformar essa mesma madeira em produto final. A colheita destaca-se como a fase mais importante do ponto de vista técnico-econômico e inclui as etapas de corte (derrubada, desgalhamento e processamento ou traçamento); de descascamento, quando executado no campo; e de extração e carregamento (Machado, 2002). Segundo Arce et al. (2004) a colheita florestal representa a operação final de um ciclo de produção florestal, na qual são obtidos os produtos mais valiosos, constituindo um dos fatores que determinam à rentabilidade florestal.

2 64 Minette et al. (2002), afirma que o carregamento mecanizado é o mais empregado, devido a sua grande eficiência operacional. O melhor desempenho da mecanização depende diretamente do conhecimento criterioso das operações florestais e requer a escolha adequada de máquinas e equipamentos. Esta escolha pode ser realizada por intermédio de estudos (Lima; Leite, 2002) que evidenciam, na prática, as características técnicas e operacionais das máquinas (Mialhe, 1996). É possível coletar informações precisas de determinados atributos de cada máquina e criar parâmetros técnicos para projetos futuros, bem como contribuir para a correção de eventuais erros em projetos. Minette et al. (2002) constataram que os carregadores mecânicos com esteiras, de modo geral, possuíam braços com comprimentos maiores, alcançando madeira a maiores distâncias. Também possuíam maior capacidade volumétrica da garra, necessitavam menor tempo para realizar o movimento de carga e descarga, resultando em maior rendimento no trabalho. Segundo Malinovski e Fenner (1986), o tempo de espera dos veículos de transporte deve ser o mínimo possível e, para tanto, deve-se optar por um sistema de carga e descarga rápido, seguro e de baixo custo, pois a fila de transporte não está só relacionada com o dimensionamento da frota de transporte, mas também com o rendimento operacional dos carregadores. Também Minette et al. (2002) afirmam que a eficiência dos veículos de transporte depende de um planejamento otimizado, de forma que não faltem veículos de transporte para carregar e que estes não permaneçam parados por muito tempo. O estudo foi conduzido com o objetivo de realizar a avaliação do rendimento operacional de dois modelos diferentes de carregador florestal e realizar a estimativa dos custos de carregamento de toras curtas de eucalipto. Material e Métodos O estudo foi desenvolvido em uma floresta homogênea da espécie Eucalyptus grandis de primeiro corte, clonal, com oitenta meses de idade, destinada ao suprimento de fibra de madeira para atividades industriais da empresa onde foi realizado o estudo. O sistema de colheita era de toras curtas, com comprimento médio de 6 metros e com casca. A área experimental está localizada nas coordenadas geográficas 22 47' de Latitude Sul e 48 57' de Longitude Oeste e com uma altitude média de 680 metros acima do nível do mar. As operações de corte da derrubada, desgalhamento e processamento foram realizadas com o harvester, constituído por uma máquina base da marca Caterpillar CAT 320 equipada com um cabeçote de corte da marca Waratah, modelo HTH 616. A extração da madeira foi realizada com o forwarder da marca Valmet modelo 890.2/ 6WD capacidade de carga máxima de kgf. O carregamento dos veículos foi realizado com dois modelos de carregadores florestais mecanizados. Os operadores escolhidos tinham a mesma experiência profissional. O transporte foi efetuado em veículos articulados (Tri-trem) marca Volvo, modelo FM 12, com 340 CV de potência a 1800 rpm, equipados com carroceria plana e fueiros laterais, com capacidade máxima de 52 toneladas de carga útil O sistema de colheita utilizado era de toras curtas com casca e comprimento médio de 6 m. Foram estudados dois modelos de carregador florestal e seis operadores de máquina. Cada operador foi estudado operando ambos carregadores. O carregador florestal denominado Carregador 0,5 era composto pela máquina base retroescavadora de acionamento hidráulico da marca Caterpillar modelo 312 BL, motor modelo 3064T, combustível óleo diesel, potência nominal de 106 KW, sistema de rodados de esteiras, equipado com garra florestal para manuseio de toras de madeira da marca Thorco, com capacidade de área útil de 0,5 m², grua com alcance de 7 m e peso total de kgf. O carregador florestal denominado Carregador 1,0 era composto pela máquina base retroescavadora de acionamento hidráulico da marca Caterpillar modelo 320 CL, motor modelo 3066T, combustível óleo diesel, potência nominal de 138 KW, sistema de rodados de esteiras, equipado com garra florestal para manuseio de toras de madeira da marca Thorco, com capacidade de área útil de 1,0 m², grua com alcance de 9 m e peso total de kgf. A coleta dos dados foi realizada empregando-se o método de cronometragem de tempo contínuo. Esse método caracteriza-se pela medição do tempo sem detenção do cronômetro, isto é, de forma contínua. O pesquisador faz a leitura do cronômetro cada vez que acontece um ponto de medição, anotando a hora indicada no cronômetro sem detê-lo, junto ao nome da atividade parcial recém-concluída. O tempo

3 65 requerido para cada trabalho parcial é calculado durante a avaliação por subtração entre a hora em que terminou a atividade parcial em questão e a hora em que a mesma se iniciou. A vantagem neste método é de que as atividades parciais são anotadas na seqüência em que ocorrem (cronologicamente), facilitando a percepção de eventuais erros, bem como a identificação e cronometragem de atividades não previstas (Barnes, 1977, Fenner, 2001). A operação foi subdividida em atividades parciais efetivas, as quais englobaram todos os movimentos planejados ou que ocorreram repetitivamente durante o decurso do trabalho e que resultaram em produção ou foram necessárias para a realização do trabalho. O ciclo operacional do carregamento foi dividido nas seguintes atividades parciais: DGC deslocamento da grua carregada; BC arrumar a madeira sobre o veículo de transporte; DGV deslocamento da grua vazia; e DC deslocamento do carregador florestal máquina. Foi utilizada a amostragem sistemática, sendo o número de ciclos operacionais estimados através da metodologia utilizada por Barnes (1968). Inicialmente, realizou-se um estudo-piloto dos ciclos operacionais, buscando estabelecer o número mínimo de ciclos, para um erro de amostragem admissível fixado em 5%, a 95% de probabilidade, através da Equação t CV n (1) 2 E onde, n - número mínimo de ciclos operacionais necessários; t - valor de t, Student, no nível de probabilidade desejado e (n-1) graus de liberdade; CV - coeficiente de variação (%); E - erro admissível (%). A massa de madeira transportada foi fornecida pela empresa. Cada veículo utilizado no transporte de madeira era pesado quando chegava à indústria e após descarregar. A massa da madeira transportada era obtida através da diferença entre as duas pesagens. O rendimento operacional médio do carregamento foi calculado através da massa de madeira, em toneladas, e do tempo necessário para efetuar o carregamento do veículo de transporte. Cálculo do rendimento operacional médio do carregamento (Equação 2): m R = T em que, R - rendimento operacional médio do carregamento ; m massa, em toneladas, por veículo de transporte de madeira (t); T tempo dispendido por carregamento (h). Para o delineamento estatístico, foi realizada a análise de variância com o fatorial 2 6 (dois modelos de carregador florestal e seis operadores para os dois modelos estudados). Nas análises em que houve diferenças significativas, foi utilizado o teste de Tukey, a 5 % de probabilidade. Os testes F, realizados na análise de variância para os diferentes efeitos, foram estruturados adotando-se alpha (a) = 0,05. Para o cálculo dos custos de carregamento de madeira, foi utilizada uma planilha fornecida pela empresa executora com os valores dos custos operacionais por hora trabalhada, os quais englobaram o somatório dos custos fixos de depreciação, juros e abrigo e dos custos variáveis de mão-de-obra, reparos e manutenção, combustíveis e lubrificação, contendo ainda informações sobre a disponibilidade mecânica e eficiência operacional. O custo de carregamento de madeira foi estimado de acordo com a Equação 3: R Ccm = CopCF (3) em que, Ccm custo de carregamento de madeira (R$.t -1 ); R rendimento operacional médio ; CopCF custo florestal (R$.h -1 ). operacional do carregador Resultados e Discussão Os resultados dos rendimentos operacionais obtidos através do estudo de tempos e movimentos são referentes ao tempo total em horas das atividades parciais efetivas e com base no volume em toneladas de madeira carregada. Os ciclos operacionais estudados foram superior ao calculado como necessário para um erro de amostragem admissível fixado em 5% a 95% de probabilidade. Durante o experimento foram carregadas 545,68 toneladas de madeira.

4 66 Na Tabela 1 são apresentados os tratamentos, Carregador 0,5 e Carregador 1,0, e seus respectivos rendimentos operacionais médios no carregamento de madeira. O tempo de carregamento de cada veículo, utilizando-se o Carregador 0,5, variou de 0,487 a 0,726 h. O número médio de deslocamento da grua carregada por operador variou de 38 a 48 e o peso da carga de madeira ficou entre 38,85 a 44,73 t. Portanto, o rendimento operacional médio do carregamento foi de 72,53 t.h -1. Para o Carregador 1,0, o tempo de carregamento de cada veículo variou de 0,358 a 0,599 h. O número médio de deslocamento da grua carregada por operador variou de 19 a 31 e o peso da carga de madeira ficou entre 46,44 a 52,21 t. O rendimento operacional médio do Carregador 1,0 nesse estudo foi de 110,12 t.h -1. Esse número está próximo ao encontrado pelos autores Lopes et al. (2006) que apresentaram em seu estudo um rendimento operacional médio para dois modelos diferentes de carregadore florestal de 121,15 toneladas por hora efetiva. Na Tabela 2 são apresentados os desempenhos médios dos operadores na atividade de carregamento de madeira, utilizando o Carregador 0,5 e Carregador 1,0. Os rendimentos operacionais médios dos operadores utilizando-se o Carregador 0,5 variaram de 53,54 a 91,88 t.h -1. Já na utilização do Carregador 1,0, houve uma variação de 82,52 a 135,56 t.h -1. Portanto, o rendimento médio operacional dos operadores, para ambos os carregadores, variou de 70,86 a 113,72 t.h -1. Tabela 1 - Rendimentos operacionais médios do Carregador 0,5 e Carregador 1,0. Número de Carregador Operadores carregada Tempo de deslocamento Peso carregamento (h) da grua (t) 0,5 1,0 Rendimento operacional 1 0, ,85 53,54 2 0, ,11 71,55 3 0, ,87 59,20 4 0, ,32 77,48 5 0, ,73 91,88 6 0, ,96 81,55 Média 72,53 1 0, ,02 104,00 2 0, ,21 104,84 3 0, ,39 82,52 4 0, ,44 109,79 5 0, ,53 135,56 6 0, ,25 124,00 Média 110,12 Tabela 2 - Desempenhos médios dos operadores. Operador Rendimento operacional médio Carregador 0,5 Rendimento operacional médio Carregador 1,0" Rendimento operacional médio do operador 1 53,54 104,00 78, ,55 104,84 88, ,20 82,52 70, ,48 109,79 93, ,88 135,56 113, ,55 124,00 102,78

5 67 Na Tabela 3, é apresentado o resumo dos efeitos determinados pela análise de variância com relação aos fatores empregados ou suas interações. Nos tratamentos Carregador 0,5 e Carregador 1,0 houve uma diferença estatisticamente significativa de (P < 0,001). A diferença dos rendimentos operacionais médios dos carregadores foi maior do que o esperado, após aceitar os efeitos das diferenças entre os rendimentos operacionais médios dos operadores. Portanto, foram observados efeitos altamente significativos entre a utilização do Carregador 0,5 e Carregador 1,0 (P < 0,05). A diferença nos valores dos rendimentos médios de carregamento dos operadores foi maior que a esperada por casualidade depois de aceitar os efeitos das diferenças entre os rendimentos operacionais médios dos carregadores florestais. Para o fator operador, também houve uma diferença estatisticamente significativa de (P = 0,012). Portanto, constataram-se efeitos significativos no desempenho operacional entre os operadores dos carregadores florestais (P < 0,05). É apresentada na Tabela 4 o teste de Tukey, houve uma diferença estatisticamente significativa entre os carregadores florestais (P < 0,001). A diferença entre os rendimentos operacionais médios de carregamento foi de 37,58 t.h -1. Comparando-se os rendimentos operacionais médios de carregamento entre os operadores, houveram diferença estatisticamente significativa somente em três situações, comparando-se o operador 5 com o 3 (P = 0,011), o mesmo operador 5 com o 1 (P = 0,025) e o operador 6 com o 3 (P = 0,037). Em outras três situações o teste verificou uma diferença entre os operadores mas não foi significativa, a comparação do operador 5 com o 2 (P = 0,084), do operador 6 com 1 ( P = 0,104) e do operador 4 com o operador 3 ( P = 0,124). Ao testar o restante das outras situações de comparação entre os rendimentos operacionais médios de carregamento dos operadores, verificou-se nenhuma diferença significativa. Na Tabela 5 foi considerado a análise de variância apenas do carregador. As diferenças nos valores do rendimento operacional médio de carregamento dos carregadores florestais são maiores que o esperado por casualidade; há uma diferença estatisticamente significativa (P = 0,003). Portanto, a comparação da utilização do Carregador 0,5 e do Carregador 1,0 foram observados efeitos significativos (P < 0,05). É apresentada na Tabela 6 o teste de Tukey, houve uma diferença estatisticamente significativa entre os rendimentos operacionais médios de carregamento dos carregadores florestais (P = 0,003). A diferença entre os rendimentos operacionais médios de carregamento foi de 37,58 t.h -1. Na Tabela 7 foi considerado a análise de variância apenas do fator operador. As diferenças nos valores dos rendimentos operacionais médios de carregamento para cada operador não são suficientes o bastante para excluir a possibilidade que a diferença foi devido a variabilidade entre os rendimentos dos operadores, portanto não há diferença estatisticamente significativa (P = 0,67). Tabela 3 - Análise de variância do rendimento operacional médio de carregamento entre os carregadores florestais considerando os operadores. Fonte de variação G.L. SQ QM F P Carregador , ,005 88,944 < 0,001 Operador , ,649 10,276 0,012 Residual 5 238,239 47,648 Total , ,499

6 68 Tabela 4 - Teste de Tukey para a comparação entre os rendimentos operacionais médios de carregamento entre o fator Carregador e o fator Operador. Diferença Comparação fator Carregador entre médias p q P P<0,050 Carregador 1,0 versus Carregador 0,5 37, ,337 <0,001 Significativo Comparação fator Operador Diferença entre médias p q P P<0,050 5 versus 3 42, ,780 0,011 Significativo 5 versus 1 34, ,160 0,025 Significativo 5 versus 2 25, ,229 0,084 Não significativo 5 versus 4 20, ,116 0,183 Não significativo 5 versus 6 10, ,241 0,638 Não significativo 6 versus 3 31, ,539 0,037 Significativo 6 versus 1 24, ,919 0,104 Não significativo 6 versus 2 14, ,988 0,403 Não significativo 6 versus 4 9, ,874 0,765 Não significativo 4 versus 3 22, ,665 0,124 Não significativo 4 versus 1 14, ,045 0,387 Não significativo 4 versus 2 5, ,114 0,958 Não significativo 2 versus 3 17, ,551 0,273 Não significativo 2 versus 1 9, ,931 0,746 Não significativo 1 versus 3 7, ,620 0,845 Não significativo Tabela 5 - Análise de variância do rendimento operacional médio de carregamento considerando os carregadores florestais. Fonte de variação G.L. SQ QM F P Carregador florestal , ,005 15,775 0,003 Resíduo , ,648 Total ,487 Tabela 6 - Teste de Tukey para a comparação entre o fator Carregador. Diferença entre Comparação fator Carregador médias p q P P<0,050 Carregador 1,0 x Carregador 0,5 37, ,617 0,003 Significativo Tabela 7 - Análise de variância do rendimento operacional médio de carregamento considerando os operadores. Fonte de variação G.L. SQ QM F P Operador ,23 489,646 0,656 0,67 Resíduo , ,041 Total ,474 Não foi possível realizar o teste de Tukey na comparação entre os operadores, pois não houve uma diferença significativa entre os rendimentos operacionais médios de carregamento dos operadores. Portanto, o poder do teste executado com alfa igual a 0,05 foi de 0,051 e está abaixo do poder desejado de 0,800. O poder menor do que desejado indica que foi provável não detectar uma diferença estatística quando na verdade houve uma diferença que não foi testada pela análise de variância, comparando somente o fator operador. O Carregador 0,5 apresentou um custo operacional de R$ 97,20 e o Carregador 1,0 R$

7 69 109,20/h, considerando-se custos fixos e variáveis Com base em dados reais contábeis retirados da planilha fornecida pela empresa executora e obteve-se 70% para disponibilidade mecânica e 82% de eficiência operacional. Na Tabela 8, são apresentados os rendimentos operacionais médios, os custos operacionais dos carregadores florestais e do carregamento de madeira. Considerado o rendimento operacional efetivo, o custo de carregamento de madeira resultou em R$ 1,34 por tonelada para o Carregador 0,5 e para o Carregador 1,0 estimou-se R$ 0,99 por tonelada de madeira carregada. Tabela 8 - Rendimentos e custos operacionais do Carregador 0,5 e do Carregador 1,0. Carregador florestal Rendimento operacional médio de carregamento Custo operacional (R$.h -1 ) Custo carregamento (R$.t -1) Carregador 0,5 72,53 97,20 1,34 Carregador 1,0 110,12 109,20 0,99 Conclusões Existe diferença estatística nos rendimentos operacionais médios dos carregadores, decorrente dos rendimentos operacionais dos operadores durante o carregamento. A diferença dos rendimentos operacionais médios de carregamento foi de 37,58 t.h -1, do Carregador 1,0 quando comparado ao Carregador 0,5. Com a adoção do Tratamento 2 Carregador 1,0 haverá uma economia de R$ 0,35 por tonelada de madeira de eucalipto carregada. Agradecimentos Ao CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico), CAPES (Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior) e à Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista de Botucatu-SP pelo apoio à pesquisa científica. Referências FENNER, P. T. Colheita e transporte de madeira. Botucatu, SP: Faculdade de Ciências Agronômicas UNESP/FCA, Notas de aula da disciplina de Colheita e transporte de madeira do curso de Pós-Graduação em Energia na Agricultura. LIMA, J. S. S.; LEITE, A. M. P. Mecanização. In: MACHADO, C. C. (Org.). Colheita florestal. Viçosa, MG: UFV, Imprensa Universitária, p LOPES, E. da S. et al. Avaliação técnica de um sistema de pesagem no carregamento florestal. Revista Árvore, Viçosa, MG, v.30, n. 4, p , MALINOVSKI, J. R. ; FENNER, P. T. Otimização do transporte de madeira roliça de Pinus spp. Curitiba: FUPEF/UFPR. 1986, 68p. MIALHE, L. G. Máquinas agrícolas: ensaios e certificação. Piracicaba: FEALQ, p. MINETTE, L. J. et al. Carregamento e descarregamento. In: MACHADO, C. C. Colheita florestal. Viçosa: UFV p REZENDE, J. L. P.; SILVA, M. L. Elaboração e avaliação de um projeto de produção de madeira de Pinus sp. na Região de Ubá. Viçosa, MG: SIF, p. (Documento SIF, 15). ARCE, J. E. et al. Geração de padrões ótimos de corte através de algoritmos de traçamento aplicados a fustes individuais. Revista Árvore, Viçosa, MG, v.28, n. 2, p , BARNES, R. M. Estudo de tempos e movimentos: projeto e medida do trabalho. São Paulo: Edgard Blucher, p. Recebido em: 07/01/2009 Aceito em: 15/10/2011