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Selección de Sistemas de Cosecha Forestal de Mínimo Impacto Mediante Técnicas de Evaluación Multicriterio

Oscar Bustos^[1]
Rodrigo Baltra^[2]

RESUMEN

El presente estudio tiene como objetivo la aplicación de una metodología para la selección de maquinaria forestal, de acuerdo a criterios económicos, productivos y ambientales, con el fin de seleccionar aquellas que produzcan el menor daño en el ambiente, específicamente en el suelo forestal.

Mediante una revisión bibliográfica, se determinaron las principales variables del suelo y de las maquinarias que tuvieran una directa relación con las alteraciones que se producen sobre el componente suelo. Con esto se obtuvo una base de datos, la cual fue integrada mediante la aplicación de las técnicas de Evaluación Multicriterio.

Se compararon las cualidades de los modelos de maquinaria involucrada en las faenas de cosecha forestal y la selección de una alternativa adecuada dependió de los objetivos que presentó el ente decisor.

Los modelos de maquinaria de cosecha forestal evaluados que presentaron mejores características de trabajo y un menor daño al medio ambiente fueron: Grapple Skidder Caterpillar 528, Feller Buncher Timberjack 2628, y Forwarder Timberjack 1210B.

INTRODUCCIÓN

Muchas empresas forestales en nuestro país en la última década han elaborado un plan de alta mecanización en la faena de cosecha forestal para enfrentar el aumento de los requerimientos de producción. Esto ha redundado en efectos sobre el recurso suelo, un recurso importante para la productividad del sitio forestal y el crecimiento de un bosque productivo.

La selección de un tipo de maquinaria, no es simple, ya que los criterios involucrados presentan un carácter multivariante, o sea, la descripción y valoración de los mismos se efectúa de múltiples criterios. Además no todos los criterios involucrados en una evaluación poseen la misma significancia para quien decide.

El uso de las técnicas de evaluación multicriterio permite la selección de la maquinaria y sistemas de cosecha más adecuados, de acuerdo a los criterios involucrados en la evaluación.

El presente estudio pretende elaborar mediante la aplicación de la Técnica de Evaluación Multicriterio una pauta de selección de maquinarias de cosecha forestal (Skidder, Feller Buncher, y Forwarder) de mínimo impacto, de acuerdo a criterios productivos, económicos y ambientales.

METODOLOGÍA

Recopilación de Información

Mediante una recopilación bibliográfica se determinaron las principales variables del suelo que son afectadas por la cosecha mecanizada. Para esto se realizó una recabación de maquinaria de cosecha usada en Chile, como también en aquellos países que presentan un alto grado de desarrollo forestal.

Evaluación Multicriterio

La evaluación multicriterio permitió establecer las posibles alternativas alcanzables para el ente decisor. Las alternativas de maquinarias consideradas fueron skidder, feller bunchers y forwarder. Además, una serie de criterios fueron analizados para cada una de las maquinarias con sus respectivos subcriterios: productivos, económicos y ambientales originando variaciones en la dimensión de las matrices (Barba-Romero 1996).

Cuantificación y Normalización de las Evaluaciones

Las evaluaciones fueron las distintas características que la alternativa presentó frente a cada criterio. Para cada criterio, la escala de medida de las evaluaciones estuvo determinada por su propia naturaleza.

Asignación de Pesos

Thomas L. Saaty (1977,1980) introdujo un método multicriterio conocido por AHP (Analytic Hierarchy Process) o Proceso Analítico Jerárquico (PAJ) para la asignación de pesos a los factores. La escala de medida establecida por Saaty, para la asignación de los juicios de valor, fue una escala de tipo continuo, que va de un valor extremadamente menos importante (1/9), hasta extremadamente más importante (9), indicando el valor 1 igualdad de importancia entre pares de factores.

Además se presentó la jerarquización de los criterios y la repercusión de ello en los pesos que se les asignaron. Así una estructura jerárquica de criterios a dos niveles: Un primer nivel de criterios " padres " y un segundo nivel de subcriterios " hijos " de aquellos. Los criterios padres se le asignó un valor de acuerdo a las preferencias del decisor, y ese valor se repartió de manera diferente entre los criterios hijos (Barba-Romero 1996).

Método de Ponderación Lineal

Para efectuar la ponderación lineal se calculo una puntuación global R_i para cada alternativa A. Se normalizaron los pesos W_j de forma que sumaran la unidad. Para cada alternativa i se calculó su puntuación global:

Donde W_j corresponde a los pesos normalizados de cada criterio evaluado y r_ij la asignación de la puntuación individual de cada alternativa por su correspondiente criterio.

RESULTADOS

La maquinaria de cosecha forestal involucró diversas marcas y modelos de Skidders, Feller Buncher y Fowarder. Las matrices de comparación por pares para los diferentes niveles de criterios evaluados a través del PAJ, se presentan en las siguientes tablas.

Tabla 1. Matriz de criterios padres en la selección de las maquinarias.

La tabla 1. de criterios padres es similar para todos los tipos de maquinaria evaluados, por lo tanto se efectuó una evaluación general de esta. Los criterios productivos presentan el mayor peso (64.42), o sea, son los que poseen mayor importancia para el ente decisor, seguido de los criterios ambientales (27.06) y los económicos (8.52) en nivel de importancia.

Seguido en importancia están los criterios ambientales (CP3), que están relacionados con el efecto de la compactación superficial y subsuperficial.

Tabla 2. Matriz subcriterios productivos en la selección del Skidder.

El rendimiento (Scp4) es el criterio de mayor importancia (45.87), seguido por los criterios de potencia (Scp1 (21.12)), fuerza de tracción (Scp2 (15.35)), capacidad de carga (Scp3 (11.18)) y la velocidad máxima de desplazamiento (Scp5 (6.48)).

Tabla 3. Matriz subcriterios productivos en la selección del Feller Buncher.

En la tabla 3., el rendimiento (Scp3) y la potencia (Scp1) es la de mayor importancia con pesos de 42.74 y 22.57 respectivamente. Le sigue el diámetro máximo de corte (Scp4) con un peso de 15.05, capacidad de carga (Scp2 (11.35)) y por último la pendiente máxima de trabajo (Scp5 (8.29)).

Tabla 4. Matriz subcriterios productivos en la selección del Forwarder.

En la tabla 4. el rendimiento (Scp3) y la potencia (scp1) presenta la mayor ponderación con un peso de 37.41 y 21.97. Le siguen en importancia los subcriterios pendiente máxima de trabajo (Scp6 (13.60)), capacidad de carga (Scp2 (13.49)), capacidad de la garra (Scp5 (6.17)), alcance máximo (Scp7 (4.58)), y subcriterio velocidad máxima (Scp4)(2.78).

Tabla 5. Matriz subcriterios ambientales en la selección del Skidder

El subcriterio ambiental de presión sobre el suelo de los neumáticos traseros (Sca3), se le asignó mayor importancia relativa (57.14). Seguido en nivel de importancia se encuentra la presión de las ruedas delanteras (Sca2 (28.57)), y por último el peso bruto de la máquina (14.29) con el menor valor de importancia (14.29).

Tabla 6. Matriz subcriterios ambientales en la selección del Feller Buncher.

En la Tabla 6 la presión sobre el suelo de las ruedas delanteras (Sca2), es el subcriterio ambiental que se le asigna un mayor grado de importancia (66.08), debido a que es aquí donde se concentra el mayor esfuerzo que realiza este tipo de máquinas, desplazando al segundo lugar al subcriterio ambiental de presión sobre las ruedas traseras (Sca3 (20.81)). Menor ponderación fue asignada al peso bruto de la máquina (Sca1 (13.11)).

Tabla 7. Matriz subcriterios ambientales en la selección del Forwarder.

De la tabla 7, el subcriterio presión sobre el suelo de las ruedas traseras (Sca3), es el que presenta la mayor ponderación (63.70). Lo siguen en importancia los subcriterios presión sobre el suelo de las ruedas delanteras (Sca2 (25.83)), y por último el subcriterio peso bruto de la máquina (Sca1), con la más baja ponderación (10.47).

Tabla 8. Matriz subcriterios productivos en la selección del Feller Buncher.

Estos subcriterios corresponden a la disminución del rendimiento debido al aumento de la pendiente. Aquí se observa que la asignación de importancia relativa de estos criterios va en forma descendente de acuerdo al aumento de la pendiente, ya que existe el supuesto de que las máquinas son empleadas generalmente en pendientes suaves que no superan el 20 %.

Las matrices de decisión para los sistemas de cosecha forestal aparecen presentados en su escala natural de medida (Tabla 9, 10, y 11). Además se normalizaron los valores de cada criterio, con el objeto de llevar a la unidad la sumatoria de los pesos, luego realizar la aplicación de la sumatoria ponderada lineal para obtener la puntuación global y por ende la ordenación de las alternativas evaluadas (Tabla 9, 10, 11).

La ordenación final de la matriz de la tabla 9 muestra que el Skidder N°8, Caterpillar, modelo Grapple 528 de neumáticos, es el que obtiene mayor puntuación global. Este modelo de Skidder no presenta las mejores características en todos los criterios evaluados, pero si en una mayor cantidad que el resto de las alternativas, que de acuerdo a la importancia relativa de los criterios en la cual es superior, le confieren una mayor puntuación.

Al comparar este modelo que obtuvo la primera puntuación global, y por ende la primera ordenación (Skidder N°8), con el modelo que obtuvo la segunda puntuación global, el Skidder Timberjack cable 460 de neumáticos, se observa que la primera alternativa es superior en casi la totalidad de los criterios productivos evaluados, con relación al costo de inversión y al peso de la máquina es superado por la segunda alternativa (Skidder N°15). Pero como en este caso, los criterios productivos tienen mayor ponderación que aquellos ambientales y económicos, la alternativa N°8 tuvo finalmente mayor puntuación global que el modelo N°15, seleccionándolo en primera prioridad.

Tabla 9. Matriz de decisión skidders. Datos normalizados y ordenación final

Tabla 10. Matriz de decisión de feller buncher. Datos normalizados y ordenación final.

Tabla 11. Matriz de decisión para los distintos modelos y marcas de forwarder. Datos normalizados y ordenación final.

Conclusiones

Las principales variables del suelo que son alteradas por la cosecha mecanizada son la porosidad, el drenaje, la densidad aparente, la profundidad, la capacidad de campo, el punto de marchitez permanente, el porcentaje de materia orgánica y el contenido de macro y micro nutrientes.

El sistema de cosecha forestal que produce una menor alteración en el recurso suelo, es el método de madereo con graple skidder, el cual debería conjuntamente trabajar con maquinaria de volteo como feller buncher y carguio con cargador frontal.

Si se debe elegir un sistema en el cual los criterios ambientales tienen mayor relevancia que aquellos productivos o económicos, siempre y cuando las características del terreno lo permitan, la elección del sistema antes descrito resultaría el mas adecuado.

Ahora, si el daño al suelo no tuviera la importancia principal, debido a que las características propias del suelo podrían presentar un menor grado de alteración, y es el factor productividad el criterio de mayor importancia para el ente decisor, se escogerían aquellos sistemas con mejores evaluaciones en ese tipo de criterio.

Bibliografía

Barba-Romero, S. 1996. Manual de toma de decisiones multicriterio. Instituto Latinoamericano y del Caribe de Planificación Económica y Social. Dirección de Proyectos y programación de Inversiones.

Lineros, M., Wainer, A., Jara, A y Pineda, E. 1995. Compactación de suelos forestales, establecimiento y productividad de Pinus radiata D.Don. Actas V Taller de Producción Forestal. Grupo de Producción Forestal, Fundación Chile, Concepción, Chile.

Saaty, T. 1977. A scaling method for priorities in hierarchical estructures, Journal of Mathematical Psycology. Vol. 15, pp. 234-281.

Saaty, T. 1980. The Analytic Hierarchy Process. Mc Graw Hill. New York, E.E.U.U.

Youngberg, C. 1959. The influence of soil conditions following tractor logging on the growth of planted Douglas-fir seedlings. Soil Science Society American Proc., Vol 23, pp. 76-78.