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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, 7002 – 554 Évora [email protected]
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
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.
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.
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
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.
1. 1 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. 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
Recentemente,
começaram
Fig. 2- Colheita manual subindo
às árvores
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
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
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.
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
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
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
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.
N
30
0
30
pinheiro manso
sobreiro
limite da parcela
60 Meters
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.
2.1. 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.
(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.
Quadro 1 – Valores registados, por local, referentes à apanha
manual de pinha
Peso Médio
Tempo Médio de
Nº Médio
Total de
Local
Apanha/Árvore
Pinhas/Árvore Pinhas/Árvore
(s)
(kg)
Todos
28,8
6,99
290,86
1
32,8
6,79
301,54
2
7,7
1,34
190,15
3
22,7
5,30
205,73
4
44,0
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
% Média
Peso Médio
Tempo
Pinhas
Total de
Médio de
Derrubadas
Local
Pinhas
Apanha/
Vibradas/ com Máquina/
Árvore (s)
Árvore
Árvore (kg)
Todos
22,9
6,44
84,92
31,75
1
26,3
6,10
87,55
29,31
2
6,2
1,31
92,57
37,83
3
24,4
7,41
79,86
29,34
4
41,8
13,97
76,57
30,51
Local 1 – Pai sobrado; Local 2 – Mata de Valverde;
Local 3 – Monte Novo; Local 4 – Quinta de Sousa.
Nº Médio
Pinhas
Vibradas/
Árvore
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
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
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.
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
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
– Selecção de Povoamentos. Objectivos e Metodologia”, Instituto
Nacional De Investigação Agrária, Estação Florestal Nacional.
UTAD. Vila Real 28 e 29 de Setembro de 1998.
Miles, J.A.; Mehlschau, J.J.; Moini, S.; “Factors Affecting Harvest of
Loblolly Pine Cones” Transactions of the ASAE, 1981, pp. 323325.
Moini,
Samad;
Miles,
J.A.;
“Conifer
Cone
Harvesting:
An
Experimental Approach”, Transactions of the ASAE, 1981, pp.
549-551.
Peruzzi,
A.;
Mazzoncini,
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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.
234-238.