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Introducción
El aprovechamiento forestal es la actividad más costosa del proceso productivo forestal (Santos, Fernades, Silva, Teixeira y Souza, 2016). En esta actividad, la extracción y el transporte de la madera representan más de 50% de los costos de la madera puesta en la industria (Cándano, 2003; Machado, 2014). Esta alta participación en los costos de producción lleva a las empresas forestales a buscar continuamente alternativas para minimizar los costos de extracción y transporte de madera. Las empresas forestales cubanas no son una excepción y lo anterior refleja de forma fidedigna sus condiciones productivas, principalmente las de la empresa forestal Macurije.
Las presiones adicionales traídas por el aumento constante de la demanda en productos madereros y no madereros llevaron al Ministerio de Agricultura de Cuba (Minagri) a extender, a las empresas forestales cubanas, el proceso de perfeccionamiento empresarial que incluye entre sus principales metas, reducir costos e incrementar rendimientos y producción. El alcance de esas metas tiene que pasar necesariamente por un incremento en la introducción de máquinas, herramientas, piezas de repuestos importadas, así como recursos monetarios y mano de obra (Cándano, 2003). Con la importación de nuevas tecnologías en el país y su introducción en las empresas, estudios de desempeño local de estas fueron necesarios en toda la isla para el conocimiento de sus características específicas. Estos estudios específicos son fundamentales para la selección de los equipos necesarios para las actividades de mecanización (Schettino, Minette y Souza, 2015) y sirven de apoyo para la toma de decisión operacional (Hiesl y Benjamin, 2013).
Los tractores articulados (skidders) son las máquinas más utilizadas en la extracción de madera y se definen como tractores forestales articulados que realizan la extracción de madera, arrastrando las trozas desde el área de corte hasta el acopiadero superior, cuyo material rodante puede ser de neumáticos, semiesteras o esteras (Lopes, Missel, Dias y Fiedler, 2007). La movilidad, aspecto que define la productividad y costo de los skidders, depende de su desempeño en la tracción de la madera, el cual es influenciado por las condiciones del terreno, principalmente la pendiente (Đuka, Pentek, Horvat y Poršinsky, 2016). En la actualidad, el aprovechamiento forestal cuenta con equipos altamente productivos y multifuncionales pero cada vez más pesados (Szymczak et al., 2014). El intenso tráfico de esos equipos dentro de los rodales forestales ha causado problemas ambientales, principalmente la compactación de los suelos (Sampietro y Lopes, 2011). La recurrencia de estos problemas provocó la reintroducción de la tracción animal en las actividades de aprovechamiento forestal, incluso en países altamente industrializados, principalmente en la explotación de los bosques nativos para mitigar daños que pueden comprometer el futuro desarrollo de esos bosques. Además de las razones ambientales, la tracción animal también se usa en países menos industrializados por otras razones, como la falta de red de caminos forestales, la falta de equipos mecanizados, terrenos inclinados que no permiten la extracción mecanizada o semimecanizada, pequeñas áreas de cosecha y bajo volumen de cosecha (Ezzati, Najafi y Durston, 2011). Los principales animales utilizados son: bueyes, burros, mulas, caballos, elefantes, llamas y yaks (Dykstra y Heinrich, 1996). En Cuba, específicamente en la empresa Macurije, los animales utilizados son los bueyes por sus bajos costos operacionales y la mejora de rendimiento proporcionada por su combinación con los skidders (Cándano, 1998).
La realización de los últimos estudios sobre la extracción de madera en la empresa forestal Macurije, objeto del presente estudio, se remonta a los realizados por Cándano (1998). En 20 años, se registraron muchos cambios en los escenarios productivos preexistentes en la empresa, principalmente en la maquinaria de extracción y transporte de madera y en la experiencia laboral de los operadores. Ejemplo de ello es la reciente introducción de los skidders chinos J-80A que se encuentran en fase de prueba y para los cuales no se realizó ningún estudio de desempeño local. Debido a la cantidad de factores que afectan la extracción de madera, es necesario realizar estudios de las características técnico-económicas de la maquinaria de extracción en las condiciones en las cuales serán utilizadas (Pereira, Lopes y Dias, 2015). Entre esos factores se pueden citar las dimensiones de las trozas (Machado y Lopes, 2000), la pendiente y el tipo de maquinaria (Sant’anna, 1992).
La fuerte asociación entre los factores supracitados y su significativa influencia en el desempeño de las máquinas han llevado al uso de arreglos factoriales para analizar las posibles interacciones existentes entre estos. Sin embargo, los enfoques han sido mayormente univariados considerando de forma aislada, como principales criterios de evaluación, las variables "costo unitario" o "productividad", entre otras. Esa práctica (uso aislado de los referidos criterios de evaluación) suele generar resultados divergentes que dificultan un análisis conclusivo que permita la selección de la maquinaria adecuada y el sistema de aprovechamiento adecuado en determinado escenario (clase de pendiente) para obtener mayor productividad y menor costo unitario.
Con base en lo anterior y suponiendo que una evaluación basada simultáneamente en el costo unitario y en la productividad proporcionaría resultados más equilibrados para toma de decisiones menos subjetivas, el presente estudio se realizó con el siguiente objetivo.
Objetivos
Evaluar técnica y económicamente, basándose simultáneamente en los criterios "costo unitario" y "productividad", el desempeño de los equipos de extracción de madera en plantaciones de Pinus caribaea Morelet var. caribaea Barr. & Golf. en diferentes escenarios en la empresa forestal Macurije, Pinar del Río, Cuba.
Materiales y métodos
Caracterización del área de estudio y de las máquinas y equipos de extracción de madera
Esta investigación se realizó en áreas montañosas de plantaciones de P. caribaea var. caribaea de la Unidad Básica de Producción Forestal (UBPF) "las cañas" perteneciente a la unidad silvícola (US) Mantua de la Empresa Forestal Macurije, ubicada aproximadamente entre las coordenadas geográficas 22º 06' a 22º 42' latitud Norte y 83º 48' a 84º 23' longitud oeste en la región más occidental de la provincia de Pinar del Río, Cuba. Las principales características de los rodales en los que se realizaron los experimentos se resumen en la Tabla 1.
Tabla 1 Características de los rodales de P. caribaea var. caribaea utilizados para los experimentos
| Número del lote | 80 | 81 | 88 | |||
| Número del rodal | 18 | 20 | 06 | 09 | 12 | 18 |
| Áreas (ha) | 7.67 | 6.00 | 28.7 | 27.2 | 19.8 | 16.4 |
| Pendiente media (%) | 05 | 04 | 17 | 12 | 11 | 24 |
| Edad (años) | 21.00 | 32.00 | 32.00 | 21.00 | 32.00 | 21.00 |
| DAPm (cm) | 20.83 | 21.80 | 22.10 | 20.10 | 22.40 | 20.95 |
| Hm (m) | 15.5 | 16.00 | 17.21 | 15.70 | 16.00 | 17.00 |
| Densidad (N/ha) | 959 | 1002 | 999 | 989 | 1099 | 993 |
| G (m²/ha) | 32.66 | 37.38 | 38.32 | 31.36 | 43.28 | 34.21 |
| V (m³/ha) | 237.95 | 281.10 | 309.97 | 231.45 | 325.52 | 273.36 |
Hm = Altura media, DAPm= media de los diámetros medidos a la altura de 1.30, G= Área Basal del rodal,
V= volumen del rodal.
El clima del área de estudio, según la clasificación de Köppen, es Aw. La caracterización climática se realizó con el climodiagrama de Walter-Lieth (Fig.1a) y el diagrama de balance de hídrico (para una capacidad de campo de 100 mm/m) (Fig.1b) elaborados, utilizando el software PROCLI versión 2.0 (Lago, 2013), con datos de precipitación y temperatura de diez años (2002-2012) proporcionados por la estación meteorológica Isabel Rubio (Pinar del Río). El climodiagrama indicó una precipitación media anual de 1520.1 mm, una temperatura media de 26.6 °C e identificó tres estaciones: una de muy escasas lluvias en el mes de febrero; una de abundantes lluvias que comienza en mayo, se incrementa significativamente a partir de agosto y termina al inicio de noviembre; y una estación seca en los meses de diciembre, enero, marzo y abril. El diagrama de balance hídrico indicó dos estados del suelo: un estado de déficit hídrico que se extiende desde enero hasta principios de agosto y desde finales de noviembre hasta diciembre. Esa temporada puede considerarse favorable para intensas actividades de aprovechamiento forestal ya que la humedad del suelo, uno de los principales factores que reducen la productividad de las máquinas y aumentan la compactación del suelo (Lopes, Sampietro, Lombardi y Dias, 2011; Szymczak et al. 2014), es menor. El segundo estado, caracterizado por un exceso de humedad, coincide con la estación de abundantes lluvias (Fig.1a) y se extiende desde mediados de agosto hasta principios de noviembre.
Figura 1 Climodiagrama de Walter-Lieth (a) y diagrama de balance hídrico para una capacidad de campo de 100 mm/m (b) para el período 2002-2012.
En la empresa Macurije, la extracción de madera inicia después de la tala semimecanizada, con motosierras, de árboles Pinus caribaea var. caribaea en edad de corte. A esta etapa, le sigue el desrame y troceado de los árboles derribados para obtener trozas cortas (3 m y 4 m) y largas (12 m). Las dimensiones de esas trozas se definen por los tipos de camiones asignados para el transporte posterior de la madera. Luego, las trozas son agrupadas y amarradas con cables a la parte posterior del equipo (skidders o yunta de bueyes) para su extracción del área de tala a los acopiaderos superiores ubicados a una distancia máxima de aproximadamente 300 m para la tracción mecánica con tractores arrastradores (Trzesniowski, 1993) y 140 m para la tracción animal (Seixas y Castro, 2014). En los acopiaderos superiores, las trozas son organizadas y clasificadas con base a sus dimensiones con un cargador frontal VOLVO BM L90B cuya principal función es cargar los camiones no autocargables con trozas largas, mientras que los camiones autocargables se autocargan con trozas cortas. Las características de los equipos de extracción, objeto de este estudio, son las siguientes:
John Deere 548E: de origen estadounidense, con un peso de 10.34 t, motor de potencia 90.2 kW (121HP), velocidades permisibles entre 2.4 km/h y 26.7 km/h y ruedas de neumáticos (Fig. 2a).
J-80A: de origen chino, con un peso de 8.25 t, velocidades permisibles entre 2.22 km/h y 32.60 km/h, motor de potencia 73.5 kW (110 HP) y ruedas de neumáticos (Fig. 2b).
Yunta de bueyes: con un peso promedio de 538 kg y una edad promedio de siete años, cuenta con un yugo para su control y cables de amarre de la madera como aditamentos. Tienen una experiencia de dos años en la cosecha forestal (Fig. 2c).
Datos experimentales e indicadores de desempeño de las máquinas y equipos de extracción de madera en la empresa forestal integral Macurije
El experimento cubrió los meses de enero a mayo de 2015. El estudio de tiempo y movimiento se realizó con el método de tiempos individuales en el cual fueron medidos, individualmente, los tiempos de desplazamiento sin carga (Tdsc), desplazamiento con carga (Tdcc), amarre (Ta), desamarre (Td) e interrupción (Ti). También se midieron los volúmenes extraídos y las distancias correspondientes a los tiempos para la determinación de las velocidades medias y de las productividades.
Se evaluaron los sistemas de madera corta (3 m o 4 m) y de tronco entero (12 m). Los indicadores de desempeño o criterios de evaluación utilizados fueron los costos unitarios (USD/m³) y las productividades (metro cúbico por hora trabajada, m3/h) calculadas por medio de las fórmulas de las expresiones 01, 02 y 03 (Cándano, 2003; Machado, 2014).
Donde:
CEM = costo de explotación de una máquina o equipo por hora trabajada (USD/h)
Las fórmulas complementarias (fórmulas de
Análisis de suficiencia muestral
La muestra inicial (piloto) utilizada en el estudio fue de 45 ciclos operativos para cada uno de los medios de extracción de madera. El número mínimo de ciclos operativos necesarios por equipo de extracción para obtener cierta precisión, prefijada por un error de muestreo máximo permisible de 10% se determinó con la expresión 04 (Barnes, 1977). Los errores de muestreo se determinaron mediante la expresión 05.
Donde:
n = número mínimo de ciclos operativos necesarios para cada máquina o equipo de extracción
t = valor de t de student (gl = n - 1; 1-α = 0.95)
CV (%) = coeficiente de variación
E = error admisible (10 %)
Experimentos factoriales univariados y multivariados en la extracción de madera en la empresa forestal Macurije
Previamente a la realización de los análisis de varianza (ANOVA y MANOVA), se probaron los supuestos de normalidad y homocedasticidad. Los supuestos de normalidad univariada y multivariada se verificaron con las pruebas de Shapiro-Wilk (Shapiro y Wilk, 1965) y de asimetría y curtosis de Mardia (1970), respectivamente.
En relación con la homocedasticidad, la univariada se analizó con la prueba de Levene (Levene, 1960) y la multivariada con la prueba M de Box (Box, 1949).
Las hipótesis probadas en los arreglos factoriales (univariados o multivariados) fueron:
H01: No existe diferencia entre costos o productividades generados por el uso de las diferentes máquinas o equipos en la extracción de madera (M);
H02: No existe diferencia entre costos o productividades registrados en la extracción de madera en las diferentes clases de pendientes (P);
H03: No existe diferencia significativa entre costos o productividades generados por la adopción de los diferentes sistemas de aprovechamiento (S);
H04: Las interacciones M×P, M×S, P×S y M×P×S no son significativas.
Experimento factorial univariado
El experimento univariado siguió un diseño al azar en bloques con arreglo factorial en el esquema M×P×S (3 × 3 × 2). Los bloques fueron: rodales de 21 años (bloque I) (rotación adoptada en la empresa Macurije) y rodales de 32 años (bloque II) (rotación propuesta por Medel, Equino, Lazo y Guera, 2011 y Guera, Silva, Ferreira, Álvarez y Barrero, 2019) con el propósito de controlar posibles efectos de la variación de la edad de rotación en las productividades y costos de extracción de madera. La eficiencia de bloque se analizó para cada una de las variables (costo unitario y productividad) con la expresión 06 (Kutner, Nachtsheim, Neter y Li, 2005).
Donde:
CMB = cuadrado medio de bloques
CMR = cuadrado medio de residuos
r = número de tratamientos
Los niveles de los tres factores supracitados fueron: el factor M (Maquinaria) con tres niveles: 1) skidderJ-80A, 2) skidderJohn Deere 548E, 3) yunta de bueyes; el factor P (Pendiente) con tres niveles: 1) P < 8%, 2) 8% ≤ P ≤ 16%, 3) 16% < P < 25% y el Factor S (método o sistema de aprovechamiento) con dos niveles: 1) troncos enteros de 12 m, 2) madera corta de 3 o 4 m.
El modelo matemático para el arreglo factorial univariado 3 × 3 × 2 del diseño experimental en bloques (DCB) fue la expresión 07:
Donde:
μ: una constante (media general)
αi: efecto del i-ésimo nivel del factor M
βj: efecto del j-ésimo nivel del factor P
En caso de existir diferencia significativa, las comparaciones por pares se realizaron por medio de la prueba de Tukey (α = 0.05) (Tukey, 1949). Los análisis se realizaron con el software SPSS versión 20.
Experimento factorial multivariado
Para el estudio comparativo de los diferentes medios de extracción en los diferentes escenarios, basándose simultáneamente en las productividades y en los costos unitarios, se realizó un experimento factorial multivariado adoptando la misma estructura anteriormente descrita para el experimento univariado. El modelo matemático del arreglo factorial multivariado 3×3×2 fue (Expresión 08):
Donde:
μr: una constante (media general) de la r-ésima variable
αir: efecto del i-ésimo nivel del factor M en la r-ésima variable
βjr: efecto del j-ésimo nivel del factor P en la r-ésima variable
El análisis de varianza del experimento factorial multivariado se realizó con el software SAS (SAS, 1999) que dispone de las pruebas de lambda de Wilks, traza de Pillai, traza de Lawley-Hotelling y la Mayor Raíz de Roy para las comparaciones. En los casos de rechazo de las hipótesis nulas (p-valor < 0.05), las comparaciones múltiples entre vectores de medias se realizaron con la prueba T2 de Hotelling (Hotelling, 1931) (Expresiones 09 y 10), análogo multivariado de la prueba t de Student, testando la hipótesis nula,H o : μ1= μ2, siendo μ1 y μ2 los vectores de medias.
Donde:
SX y SY = matrices de covarianza de X y Y, respectivamente
nx y ny son los tamaños de muestra de X y Y, respectivamente
Las significaciones se determinaron aproximando la prueba T2 de Hotelling a la prueba F de la siguiente manera (Expresión 11):
Donde:
n = nx+ ny- 1= grados de libertad
k = número de variables
Resultados
Suficiencia muestral y estudios de tiempos y movimientos de las máquinas y equipos en la extracción de madera en la empresa forestal Macurije
A partir de las muestras iniciales (pilotos) de 45 ciclos operativos para cada uno los medios de extracción, se detectaron errores muestrales de 3.01%, 3.97% y 3.54% correspondientes a los skidders J-80A, John Deere 548E y la yunta de bueyes, respectivamente. Estos errores, siendo inferiores al error permisible de 10%, las muestras iniciales (n = 45) se consideraron definitivas y suficientes para atender la precisión requerida en el estudio, pues los tamaños mínimos para un error de 10%, fueron 29, 17 y 23 para los skidders J-80A y John Deere y la yunta de bueyes, respectivamente.
Los resultados de los estudios de tiempos y movimientos (Tabla 2) indicaron porcentajes similares en la distribución del tiempo en cada elemento del ciclo de arrastre de trozas en los skidders. En las yuntas de bueyes, los tiempos de interrupciones también fueron los mayores, seguidos de los tiempos de viajes, siendo esto característico de la extracción animal.
Tabla 2 Distribución de tiempos entre los diferentes componentes del ciclo de extracción de madera para una distancia de 150 m.
| Componentes del ciclo | Tiempos medios (min) | ||
|---|---|---|---|
| John Deere 548E | J-80A | Yunta de bueyes | |
| Tiempo de viaje vacío | 1.56 (11.76%) | 1.84 (11.75%) | 5.56 (22.62) |
| Tiempo de viaje cargado | 1.76 (13.27%) | 2.32 (14.81%) | 7.00 (28.48) |
| Tiempo de amarre de las trozas | 3.50 (26.40%) | 4.44 (28.35%) | 2.26 (9.19) |
| Tiempo de desamarre de las trozas | 2.62 (19.76%) | 2.48 (15.84%) | 1.22 (4.96) |
| Tiempo de interrupciones | 3.82 (28.81%) | 4.58 (29.25%) | 8.54 (34.74) |
| Tiempo total | 13.26 (100%) | 15.66 (100%) | 24.58 (100%) |
Productividades y costos de explotación de madera en la empresa forestal Macurije
Los costos de explotación (Tabla 3; Fig. 3) indicaron, como podría esperarse, que la menos onerosa fue la yunta de bueyes con solo 1.34 USD/h, pero también fue la que presentó la menor productividad por hora trabajada (3.95 m³/h). El tractor chino fue el más costoso con un costo operacional de 29.55 USD/h y una productividad intermedia de 15.98 m³/h. A diferencia de la yunta de bueyes en la que el componente principal de los costos fue el de mano de obra, en ambos skidders, los componentes principales fueron los costos operacionales (costos variables) (Fig. 3).
Tabla 3 Productividades y costos de los medios de extracción de madera de P. caribaea var. caribaea para una distancia de arrastre de 150 m.
| Medios de extracción de madera | PROD (m³/h) | CEM (USD/h) | Cu (USD/m³) |
|---|---|---|---|
| John Deere 548E | 17.20 | 17.48 | 1.02 |
| J-80A | 15.98 | 29.55 | 1.85 |
| Yunta de bueyes | 3.95 | 1.343 | 0.34 |
PROD =productividad por hora trabajada (m³/h); CEM = costo de explotación de una máquina o equipo por hora trabajada (USD/h); Cu = costo unitario de extracción.
Figura 3 Componentes de los costos (fijos-Cf, variables- Cv, mano de obra-Cmo; Cem = Cf + Cv + Cmo) de extracción de madera de P. caribaea var. caribaea, Pinar del Rio, Cuba.
Los resultados de la prueba de Shapiro-Wilk indicaron que el supuesto de normalidad univariada se cumplió en ambas variables: costo unitario (SW = 0.936; p-valor = 0.089 > 0.05) y productividad (SW = 0.900; p-valor = 0.053 > 0.05). El resultado de la prueba de asimetría y curtosis de Mardia indicó también la satisfacción de la normalidad multivariada (
Experimento factorial univariado para las variables dependientes costo y productividad
Los resultados indicaron que, para la variable dependiente costo, los tres factores M, P, S y la interacción M×P fueron significativos. Para la variable dependiente productividad, los resultados fueron similares, con excepción del factor S que no fue significativo, lo que indica que no existe diferencia entre las productividades de extracción con los sistemas de madera corta o de troncos enteros (Tabla 4).
Tabla 4 Análisis de varianza (ANOVAs) para los arreglos factoriales univariados 3 × 3 × 2
| Variables dependientes | Productividad | Costo unitario | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fuentes de variación | GL | CM | F | Pr > F | GL | CM | F | Pr > F |
| Bloque | 1 | 22.753 | 27.90 | <0.0001 | 1 | 0.198 | 25.29 | <0.0001 |
| Tratamiento | 17 | 24.683 | 30.27 | <0.0001 | 17 | 1.325 | 169.16 | <0.0001 |
| Maquinaria (M) | 2 | 353.475 | 433.49 | <0.0001 | 2 | 11.400 | 1455.79 | <0.0001 |
| Pendiente (P) | 2 | 43.781 | 53.69 | <0.0001 | 2 | 1.765 | 225.42 | <0.0001 |
| Sistema de aprovechamiento (S) | 1 | 7.765 | 9.52 | 0.0670 | 1 | 0.178 | 22.71 | 0.0002 |
| M×P | 4 | 6.007 | 7.37 | <0.0001 | 4 | 0.162 | 20.66 | <0.0001 |
| M×S | 2 | 0.676 | 0.83 | 0.4533 | 2 | 0.021 | 2.67 | 0.0981 |
| P×S | 2 | 1.614 | 1.98 | 0.1688 | 2 | 0.002 | 0.33 | 0.7262 |
| M×P×S | 4 | 0.051 | 0.06 | 0.9922 | 4 | 0.002 | 0.28 | 0.8850 |
| Error | 17 | 0.815 | 17 | 0.008 | ||||
| Total | 35 | 35 | ||||||
CM=cuadrado medio; GL= grados de libertad.
Los resultados de la Tabla 5 indican que no hay diferencia significativa entre las productividades de los medios de extracción en los dos sistemas de aprovechamiento, aunque el sistema de troncos entero haya presentado valores numéricamente mayores. Con relación al costo, tanto los skidders como las yuntas de bueyes presentaron menor costo en el sistema de tronco entero.
Tabla 5 Productividades y costos de los medios de extracción de madera de P. caribaea var. caribaea en diferentes sistemas de aprovechamiento
| Medio de extracción | Productividad por hora trabajada (m³/h) | Costo unitario (USD/m³) | ||
|---|---|---|---|---|
| Sistemas de aprovechamiento | ||||
| tronco entero | madera corta | tronco entero | madera corta | |
| John Deere 548E | 17.97 a | 16.65 a | 1.01 b | 1.17 a |
| J-80A | 16.06 a | 14.91 a | 1.67 b | 1.91 a |
| Yunta de bueyes | 3.98 a | 3.41 a | 0.32 b | 0.59 a |
Letras distintas indican diferencias significativas (p < 0.05) para costo o productividad por la prueba de Tukey (α = 0.05) entre los sistemas de aprovechamiento.
Para ambas variables dependientes, los resultados de la prueba de Tukey aplicada a las interacciones significativas se encuentran en la Tabla 6.
Tabla 6 Prueba de Tukey para la interacción M×P para las variables productividad y costo
| Variable dependiente: productividad | |||
|---|---|---|---|
| Maquinaria | Pendiente del terreno | ||
| P < 8% | 8% ≤ P ≤ 16% | 16% < P < 25% | |
| J-80A | 13.1025 bA | 10.1650 bB | 8.0425 bC |
| John Deere 548 E | 15.0825 aA | 12.1375 aB | 9.7150 aC |
| Yunta de bueyes | 2.7000 cA | 1.9250 cA | 1.7200 cA |
| Variable dependiente: costo | |||
| Maquinaria | Pendiente del terreno | ||
| P < 8% | 8% ≤ P ≤ 16% | 16% < P < 25% | |
| J-80A | 2.0075 aC | 2.5575 aB | 3.2025 aA |
| John Deere 548E | 1.1275 bC | 1.3150 bB | 1.7925 bA |
| Yunta de bueyes | 0.4325 cC | 0.6675 cB | 0.8650 cA |
Las medias seguidas de la misma letra (minúscula en las columnas y mayúscula en las líneas) no difieren entre sí para la prueba de Tukey (α = 0.05).
Experimento factorial multivariado para el conjunto "costo-productividad"
La correlación moderada, sin embargo, significativa, entre las variables costo unitario y productividad (r = 0.404; p-valor = 0.014 < 0.05) indica que es factible utilizar el análisis de varianza multivariado (MANOVA), utilizado con el intuito de resolver la divergencia entre los resultados encontrados en los enfoques univariados. De acuerdo con los resultados de este, todos los factores y la interacción M×P fueron significativos (Tabla 7).
Tabla 7 Efecto de los factores e interacciones sobre el conjunto "costo-productividad"
| Factores e interacciones | Traza de pillai (tp) | ||
|---|---|---|---|
| Valor | F | Pr> F | |
| Maquinaria (M) | 1.94 | 279.78 | < 0.0001 |
| Pendiente (P) | 1.19 | 12.61 | < 0.0001 |
| Sistema de aprovechamiento (S) | 0.57 | 10.83 | 0.0011 |
| M×P | 1.40 | 9.95 | < 0.0001 |
| M×S | 0.36 | 1.88 | 0.1372 |
| P×S | 0.35 | 1.80 | 0.1516 |
| M×P×S | 0.14 | 0.31 | 0.9561 |
Los resultados de la prueba T2 de Hotelling para vectores de medias en la interacción MxP indicaron una alta influencia de esta en el conjunto costo-productividad (Tabla 8).
Tabla 8 Prueba T2 de Hotelling entre los pares de vectores de medias para la interacción M×P
| M1P1 | M1P2 | M1P3 | M2P1 | M2P2 | M2P3 | M3P1 | M3P2 | M3P3 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| M 1 P 1 | -- | * | * | * | # | # | * | # | # | ||
| M 1 P 2 | -- | * | # | * | # | # | * | # | |||
| M 1 P 3 | -- | # | # | * | # | # | * | ||||
| M 2 P 1 | -- | NS | * | * | # | # | |||||
| M 2 P 2 | -- | * | # | * | # | ||||||
| M 2 P 3 | -- | # | # | * | |||||||
| M 3 P 1 | -- | * | * | ||||||||
| M 3 P 2 | -- | NS | |||||||||
| M 3 P 3 | -- |
* Significativo (p < 0.05); NS = No Significativo (p > 0.05); # = comparación sin interés. M1, M2 y M3 son los medios de extracción J-80A, John Deere 548E y Yunta de bueyes, respectivamente. P1, P2 y P3 son las tres pendientes P1 < 8%, 8% ≤ P2 ≤ 16% y 16% < P3 < 25%, respectivamente.
Discusión
Los resultados de los estudios de tiempos y movimientos (Tabla 2) indicaron que las interrupciones llevaron el mayor porcentaje de tiempo en los tres medios de extracción y los tiempos de amarre y desamarre fueron superiores a los tiempos de los viajes. Esta distribución del tiempo está en correspondencia con los resultados de Lopes y Diniz (2015) y es típica de skidders de cable como los evaluados en el presente estudio. Los altos porcentajes de esos tiempos de amarre y desamarre se atribuyen principalmente a la dificultad que encuentran los ayudantes en el amarre y desamarre de la madera con los cables antes de iniciar el viaje cargado. Estos resultados indican que los trabajos a ser desarrollados para la mejora de la productividad de las máquinas tienen que ser orientados a minimizar los tiempos de interrupciones en todos los medios de extracción y los tiempos de amarre y desamarre en los skidders.
Los resultados de los costos y productividades indican que el skidderJohn Deere es la mejor alternativa para la extracción semimecanizada de la madera por tener la mayor productividad (17.20 m³/h) y el menor costo unitario (1.02 USD/m³) de los dos skidders (Tabla 3). La yunta de bueyes presentó costos muy menores a los de los skidders y por ende es la opción más rentable. Sin embargo, su baja productividad hace impracticable su uso exclusivo ya que, para asegurar el abasto continuo de madera en las unidades de transformación primaria, eso implicaría aumentar significativamente su cantidad para compensar esa baja productividad. Sería una alternativa viable para la extracción de madera en pendientes altas y/o en regímenes de producción lenta (cuando no hay limitación de tiempo para cumplir con los planes de producción). Otra opción factible es asociarla a otros medios de extracción (tractores) para aumentar la productividad sin incrementar significativamente los costos operacionales. En este sentido los resultados de Cándano (1998) indicaron que, al combinar la yunta de bueyes utilizándolas para formar pilas de madera antes de su extracción con tractores, se registró una reducción media de 10.88 min en el tiempo total del ciclo de los tractores, lo que generó un incremento de la productividad.
Los resultados del análisis de eficiencia de bloques (
En los análisis univariados, el factor S no fue significativo para la variable dependiente productividad (Tabla 4). La no significancia de este factor es atribuible a dos aspectos importantes: 1) una mayor facilidad de organización de las trozas cortas en los carriles de arrime, lo que implica un ahorro de tiempo y 2) la extracción de mayor número de trozas cortas por ciclo. En una distancia de arrastre de 150 m, en el sistema de troncos enteros, los skidders arrastraron en promedio cinco troncos/ciclo (por cuestiones operativas y de movilidad), sea un volumen medio de 3.80 m3 en ciclos de aproximadamente 12.69 min para el skidderJohn Deere 548E y 14.19 min para J-80A. Las yuntas de bueyes extrajeron aproximadamente 1.62 m3 (entre 2 y 3 troncos) en ciclos de duración media de 24.42 min Ya en el sistema de madera corta (3 m o 4 m), se extraen por ciclo hasta siete trozas y en ocasiones, en terrenos menos inclinados, hasta ocho, sea un promedio de 3.30 m3 en ciclos con duraciones medias de 11.90 min para John Deere 548E y 13.28 min para J-80A. La yunta de bueyes, en este sistema, operó en ciclos de duración media de 23.75 min, extrayendo aproximadamente 3 trozas correspondientes a 1.35 m3 por ciclo.
Para la variable costo, los resultados indicaron que existe diferencia significativa entre los costos de los dos sistemas de aprovechamiento evaluados (Tabla 4), siendo los costos unitarios de los tres medios de extracción en el sistema de madera corta significativamente mayores a los registrados en el sistema de tronco entero (Tabla 5). Se percibe una divergencia entre los resultados del factor S, ya que los resultados indican que este no afecta la productividad, pero sí al costo de extracción (Tabla 4). Cualquier decisión tomada con respecto a qué sistema de aprovechamiento adoptar, no será libre de subjetividad, ya que dependerá de la variable que se considere en la toma de decisión.
Para la variable dependiente productividad, la prueba de Tukey aplicada a la única interacción significativa (M×P) permitió notar que, en todas y cada una de las clases de pendiente, existió diferencia significativa entre las productividades de las máquinas evaluadas, siendo la de mayor productividad el John Deere (Tabla 6). En cuanto al desempeño de cada una de las máquinas a lo largo de las pendientes, los skidders tuvieron un desempeño diferenciado, presentando una productividad mayor en la clase de menor pendiente. Estos resultados corresponden con los de Behjou, Majnounian, Namiranian y Dvořák (2008) y Leite et al. (2014), según los cuales la pendiente del terreno es uno de los factores más influyentes en la productividad de las máquinas forestales. Igual que en el presente estudio, estos autores encontraron que el aumento de la pendiente del terreno provoca una disminución significativa en la productividad de las máquinas. En cambio, aunque la yunta de bueyes presentó una tendencia similar, no hubo diferencia significativa entre sus desempeños a lo largo de las tres clases de pendiente (Tabla 6). Eso explica, en parte, la razón por la cual la tracción animal, en este caso por la yunta de bueyes, es utilizado en altas pendientes donde las extracciones de madera mecanizadas y semimecanizadas son impracticables.
En cuanto a la variable costo, el resultado de la prueba de Tukey (Tabla 6) indicó que, en todas las clases de pendiente, hubo diferencia significativa entre los costos unitarios de los medios de extracción de madera, siendo el skidderJohn Deere 548E, el menos costoso. En relación con los desempeños a lo largo de las tres pendientes, se percibió que los tres medios de extracción presentaron costos unitarios estadísticamente diferentes (Tabla 6), con una tendencia de aumento de los costos unitarios con el incremento de la pendiente. Esos costos se ven afectados por la mayor pendiente del terreno en dos formas: una primera relacionada con su crecimiento debido a la disminución de la productividad y una segunda relacionada con el aumento de los costos de explotación de los skidders debido al aumento sustancial del consumo de combustible en pendientes altas, como resultados de la necesidad de mayores potencias en la realización de las operaciones.
De los resultados del enfoque multivariado (Tabla 7), se deduce que, tanto la maquinaria utilizada en la extracción de la madera como el método de aprovechamiento utilizado y las pendientes en las que se extrae la madera, influyen significativamente en el vector de medias costo-productividad.
Las diferencias multivariadas (significancia desde los puntos de vista económico y productivo) encontradas entre los sistemas de aprovechamiento (factor S) se atribuyen a los menores costos del sistema de troncos enteros (Tabla 5) considerado más viable. Estos resultados coinciden con los encontrados por Machado y Lopes (2000) en plantaciones de Eucalipto y los de Mousavi (2012) en rodales mixtos, cuyos resultados también indicaron mayor viabilidad del sistema de troncos enteros.
Similarmente a los resultados de los análisis univariados, se observó que apenas la interacción M×P fue significativa y todas las interacciones que involucraron al factor S no fueron significativas (Tabla 7). Esto indica que una óptima combinación de los factores M y P puede inhibir el efecto del factor S en el conjunto costo-productividad y los sistemas de aprovechamiento de tronco entero y madera corta podrán ser adoptados sin perjudicar la rentabilidad de la producción.
Las significancias encontradas en las comparaciones por pares de vectores de medias (Tabla 8) indicaron un efecto significativo simultáneo de la interacción M×P en las productividades y los costos unitarios de extracción de madera. Se observó una diferencia significativa entre los desempeños (costo-productividad) del skidderJ-80A en las tres clases de pendiente. John Deere presentó desempeños similares en las dos primeras clases de pendientes (P1 y P2), siendo estos dos superiores al de la tercera clase (P3). En cuanto a las yuntas de bueyes, su desempeño en la primera clase de pendientes (P1) fue superior a los de las otras dos clases (P2 y P3) que no fueron diferentes entre ellas (Tabla 8). Ya que estas yuntas de bueyes presentaron productividades similares en las tres clases de pendientes (Tabla 6), esta diferencia probablemente fue provocada por la variable "costo unitario" que presentó valores significativamente diferentes entre las clases de pendientes. A diferencia del skidderJ-80A en el cual se registraron productividades significativamente diferentes (decrecientes) a lo largo de todas las pendientes, el John Deere mantuvo desempeños similares en las dos primeras clases de pendiente antes de presentar una caída significativa en la tercera clase (Tabla 8). Esto indica la capacidad de este skidderde mantener su desempeño hasta determinada pendiente (16% en el presente estudio).
Las yuntas de bueyes y los skidders John Deere 548E, recomendados en este estudio, junto con los skidders LKT-81 y los tractores arrastradores TDT-55 A, fueron los principales medios de extracción de madera en las últimas décadas en Cuba. Los skidders John Deere 548E son los principales medios de extracción utilizados en la empresa Macurije en la última década y en los últimos cinco años, los skidders J-80A están siendo probados, principalmente por sus menores costos de adquisición, en comparación al skidder John Deere 548E. Esos modelos de skidders, a pesar de no ser los más actuales, ni los más productivos, atienden las exigencias productivas de la empresa Macurije que procura mejorar su desempeño y/o invertir en maquinaria más económica. Los resultados obtenidos del estudio comparativo de los desempeños los dos principales medios de extracción de madera de esa empresa (skidderJohn Deere 548E y yunta de bueyes) con la nueva adquisicion (skidderJ-80A) indican mayor rentabilidad de la yunta de bueyes y del skidderJohn Deere, por lo que se recomenda seguir con esos medios de extracción.
Frente a escenarios conformados por diferentes medios de extracción, sistemas de aprovechamiento (definidos por las características de los camiones disponibles para el transporte) y clases de pendientes generalmente observados en las empresas forestales, se requieren toma de decisiones importantes tales como la adopción del sistema de aprovechamiento adecuado, las asignaciones de los medios de extracción adecuados a cada clase de pendientes en aras de obtener mayores productividades y costos globales minimizados.
Los arreglos factoriales considerados en este estudio (Expresiones 07 y 08) pueden utilizarse para cualquiera de los diseños experimentales generalmente utilizados (diseño completamente al azar y diseño al azar en bloques). A diferencia del arreglo factorial univariado (Expresión 07) generalmente utilizado, el arreglo factorial multivariado (Expresión 08) además de posibilitar el análisis de los efectos de factores y sus interacciones en el fenómeno estudiado (extracción de madera), permitió realizar evaluaciones en base a múltiples criterios o variables (análisis multivariable de la varianza). Aunque en este estudio se utilizaron dos criterios (productividad y costo unitario) se puede utilizar la cantidad que se juzgue necesaria para comparaciones más rigurosas en pos de toma de decisiones más acertadas.
Conclusiones
El arreglo factorial multivariado es un enfoque viable para una evaluación detallada del desempeño de los medios de extracción de madera;
La edad de los rodales es proporcional a la productividad e inversamente proporcional a los costos unitarios de extracción de madera;
El sistema de aprovechamiento de troncos enteros resultó ser más rentable que el de madera corta;
La pendiente fue directamente proporcional a los costos e inversamente a las productividades de extracción de madera;
El skidder John Deere 548E fue el más económico y productivo de los dos skidders evaluados y, por tanto, es el recomendado para la extracción semimecanizada de madera en la empresa Macurije;
La yunta de bueyes, a pesar de resultar la opción más rentable de todos los medios de extracción evaluados, por su baja productividad, solo podrá ser utilizado en combinación con otros medios de extracción (Ejemplo: John Deere 548E) o en periodos de producción desacelerada. Su uso exclusivo es casi impracticable ya que implicaría aumentar significativamente su cantidad para compensar su baja productividad y por consiguiente satisfacer las demandas continuas de madera en las unidades de transformación primaria de la empresa Macurije.
