Utilização de um vibrador multidireccional na colheita mecânica de pinha (Pinus pinea L.)

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1 Utilização de um vibrador multidireccional na colheita mecânica 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.S. 1 *; Barriguinha, A.F. 1 Reynolds de Souza 4 ;Dias, A.B. 1 1 Universidade de Évora, Departamento de Engenharia Rural, Apartado 94, Évora pinheiro@evora.pt 2 DRAAL Direcção Regional de Agricultura do Alentejo - D:S: Florestas Alcácer do Sal Estrada Nacional Alcácer do Sal 3 ANSUB Associação de produtores florestais do vale do Sado Rua Joaquim Soeiro Gomes, Apartado Alcácer do Sal 4 Reynolds & Oliveira Lda, Monte da Granja, Santa Maria, 7100 Estremoz Palavras chave: Mecanização; colheita mecânica; pinheiro manso; pinha RESUMO O pinheiro manso ocupa em Portugal uma área total de 85,8 mil hectares. A escassez de mão-de-obra e o seu preço elevado afectam a colheita da pinha, a 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 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.

2 2 O desempenho dos vibradores e o efeito da vibração no pinheiro são aspectos que merecem atenção já que estão relativamente pouco estudados. A utilização do tractor agrícola como fonte de potência pode reduzir os custos de colheita de pinha. Foi desenvolvido e adaptado um vibrador mecânico, para destaque da pinha, a um tractor agrícola com 118 kw de potência. Para avaliar o seu desempenho e o efeito sobre as 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 árvores; 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 serão realizados durante três anos nos mesmos pinhais. Os valores obtidos permitem destacar, de forma clara, a grande capacidade de trabalho do conjunto tractor e vibrador podendo, no entanto provocar danos no fuste e derrubar pinhas de dois anos e de estróbilos. 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-endloader of an agricultural tractor. Field trials reveal the high performance of the machine when compared with manual labour. Nevertheless misjudgement of the machine operator can contribute to production reduction in the future because the first and second years cones can be detached. 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.

3 3 1. INTRODUÇÃO O pinhão, fruto do pinheiro manso (Pinus pinea L.), tem grande procura tanto no mercado nacional como internacional e representa, para as zonas onde vegeta, uma importante fonte de receita para os produtores florestais. A colheita da pinha é feita, na sua grande maioria, manualmente, o que encarece o produto final e envolve riscos profissionais elevados. A idéia de que os equipamentos desenvolvidos e utilizados, nos projectos de investigação realizados na olivicultura pudessem, com as adaptações necessárias, vir a ser utilizados noutras fileiras de produção materializou-se no projecto AGRO 200 Colheita mecânica de pinha (Pinus pinea L.). O 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 dando particular destaque ao desempenho do equipamento e aos danos provocados nas produções futuras das àrvores 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, sendo crescente a sua exportação. A colheita da pinha tem estado exclusivamente dependente da mão-de-obra (Fig.1). 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-deobra disponível, e com o aumento do seu valor, a viabilização da colheita da pinha, passa forçosamente pela sua mecanização. Recentemente, começaram a ser utilizados, em Portugal, equipamentos

4 4 automotrizes, figura 2, importados, com pesos elevados por eixo que, ao deslocarem-se em solo húmido, provocam compactação e destruição da estrutura do solo. Possuem 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. 1- Colheita manual de pinha Fig. 2- Vibrador automotriz Devido ao preço elevado, só os grandes proprietários, industriais e empreiteiros 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 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. As árvores dos povoamentos tradicionais são caracterizadas 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 pelo Decreto-Lei nº 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

5 5 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. 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. 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, permitiu desenvolver e adaptar um vibrador mecânico, para destaque da pinha, a um tractor agrícola com 118 kw de potência (Fig. 3). Fig 3 Vista do vibrador montado no tractor em trabalho

6 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 (Fig. 4), montada no carregador frontal, no lugar do balde, é constituída por dois sistemas: sistema de vibração e sistema de ligação à árvore. O primeiro comporta uma massa excêntrica (Fig. 5), montada num veio apoiado em duas chumaceiras incluído numa caixa de construção soldada. Um motor hidráulico de pistões acciona directamente o veio da massa excêntrica. Motor hidráulico de pistões Maxilas do sistema de ligação à árvore fechadas Cilindro hidráulico de duplo efeito Fig. 4- Cabeça de vibração Veio da massa excêntrica Fig. 5- Corte da unidade de vibração O sistema de ligação à árvore é composto por uma frente de encosto fechada por duas maxilas (Fig. 6) e está revestido por almofadas e por camadas de tela de borracha para não danificar o tronco da árvore. A cabeça de vibração está suspensa por cinoblocos numa estrutura de construção soldada que se liga directamente ao carregador frontal do tractor. A estrutura tem capacidade de alterar o angulo de ataque da cabeça de vibração por forma a se adaptar à eventual inclinação do tronco. Durante a aproximação à árvore o carregador frontal sobe ou desce de forma a que as maxilas abracem o tronco à altura considerada aconselhável. As maxilas prendem solidamente o vibrador à árvore através de cilindros hidráulicos de duplo efeito (Fig. 4).

7 7 Sistema de arrefecimento Depósito de óleo Grupo de bombas de pistões Maxilas do sistema de ligação à árvore abertas Fig. 6- Cabeça de vibração e estrutura de ligação ao tractor Fig. 7 Unidade de potência hidráulica A unidade de potência hidráulica montada na traseira do tractor, para efeito de equilibragem do conjunto (Fig. 7), é constituída por: depósito de óleo; grupo de duas bombas de pistões e uma bomba de carretos montadas num multiplicador accionado via veio de cardan pela tomada de força do tractor; sistema de filtragem do óleo; sistema de arrefecimento; sistema de segurança sensível à temperatura; distribuidor hidráulico e circuito hidráulico de pilotagem e controlo. 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 OS POVOAMENTOS Os trabalhos de campo decorrem em quatro povoamentos distintos de forma a utilizar o equipamento em condições consideradas 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

8 8 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. 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 No entanto no primeiro ano de trabalho de campo os tratamentos não foram efetuadas conforme previsto já que não foi possível ter o vibrador construído para a sua realização. Assim os tratamentos 1 e 2 foram efetuados, manualmente no início de Fevereiro, o tratamento 3 no fim de Fevereiro e o 4 no início de Março.

9 9 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 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. O tempo de vibração, o tempo de deslocação entre pinheiros e o tempo de colheita manual foram registados. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO A informação recolhida e que seguidamente se apresenta refere-se ao primeiro ano de projecto. Quadro 1 Valores registrados, por local, referentes à apanha manual de pinha Local Nº médio pinhas/arvore 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.

10 10 Quadro 2 Valores registrados, por local, referentes à apanha mecânica de pinha Nº médio Peso médio Média de pinhas Tempo Local pinhas total de pinhas derrubadas com médio de vibradas/ vibradas/árvore máquina/árvore apanha/ árvore (kg) (%) 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 apresentados para o número médio de pinhas colhidas 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 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 contra-safra, 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

11 11 se debatem os produtores florestais ao atrasar a colheita da pinha e que a mecanização desta 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%. Uma vez que na época em que se realiza a colheita o pinheiro tem igualmente a produção dos dois anos seguinte, não se interessa só avaliar o desempenho do vibrador no que se refere às pinhas do ano destacadas mas é importante quantificar os efeitos negativos que a sua utilização terá nas produções futuras. Assim a queda de cones de 1º ano, de 2º ano e de estróbilos femininos é igualmente quantificada. O quadro 3 apresenta os valores referentes ao primeiro ano de trabalho. Quadro 3 Valores médios cones de 1º ano, de 2º ano e de estróbilos femininos Local Tratamento Data Pai Sobrado Mata de Valverde Monte Novo Quinta de Sousa Data: (1) - Fevereiro (2) - Março Tratamento: (1) - Manual (3) - Mecânico (4) - Mecânico Número médio de cones 1º ano Médias relativas à campanha 2002/2003 Número médio de cones 2º ano Número médio de estróbilos femininos Peso total médio de ramos verdes estróbilos e cones (g) 1 1 0,19 0,07 0,00 17, ,80 0,07 0,00 84, ,72 1,03 3,66 210, ,24 0,03 0,00 0, ,64 0,04 0,00 17, ,30 0,23 5,43 66, ,03 0,03 0,00 1, ,39 0,21 0,00 26, ,74 0,22 16,30 74, ,00 0,02 0,00 6, ,27 0,00 0,00 9, Se bem que a queda relacionada com a apanha manual (tratamento 1) é muito reduzida a registada durante a colheita mecânica (tratamento 2) têm alguma expressão nomeadamente na última data de colheita. Será um aspecto a considerar, já que os danos provocados nas produções futuras estão relacionados com o desenvolvimento vegetativo da árvore que está, por sua vez desenvolvimento relacionado com as condições

12 12 climáticas verificadas e com o maneio do solo. Os trabalhos em curso poderão fornecer dados que contribuam para a determinação dos dias disponíveis para a colheita mecânica de pinha na região em estudo. No que se refere ao tempo de colheita o tempo de colheita manual, é muito superior ao da colheita mecânica. A colheita mecânica é feita em aproximadamente 11% do tempo gasto na colheita manual. No tratamento manual o tempo médio de colheita por árvore refere-se 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. 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 que se refere ao número e massa de ramos verdes, estróbilos e cones derrubados durante a colheita a colheita mecânica registou valores superiores, sobretudo com o avançar da época de colheita. Este aspecto merece particular atenção já que 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 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

13 13 anos seguintes. Aspectos relacionados com a fiabilidade de alguns dos componentes do vibrador, nomeadamente o revestimento das maxilas e da frente de encosto são aspectos a melhorar. Especial atenção deverá ser dada à selecção do carregador frontal no qual o vibrador vai ser montado. É um equipamento pesado e que trabalha suspenso, durante largos períodos de tempo, não estando, alguns dos carregadores disponíveis no mercado dimensionados para deste efeito. Uma vez que este equipamento é montado no carregador frontal do tractor à que ter em consideração que o seu peso é transmitido ao eixo frontal e provoca deslocação do peso do eixo traseiro para o dianteiro o que danifica os pneus. Os operadores deverão ser alertados para a necessidade de corrigir a pressão de enchimento dos pneus e para proceder à lastragem da traseira do tractor. 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. 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 deste equipamento. AGRADECIMENTOS Ao Programa AGRO, através do projecto 200 Colheita mecânica de pinha (Pinus pinea L.), que torna possível a realização de trabalho de investigação em que se baseia a presente comunicação

14 14 Aos produtores florestais: Companhia Agrícola do Monte Novo, Comonte S.A Dr João Inácio Barata Freixo Sociedade de Agricultura de Grupo Bicha & Filhos que com sua disponibilidade, espírito de cooperação e amabilidade permitem a realização dos ensaios de campo nos seus povoamentos REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Alpuim, Margarida d ; Carneiro, Maria Manuela; Carvalho, Maria Augusta V. de; Rocha, Maria Eugénia; Pinheiro Manso, 2ª Parte 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