XVII Seminário de Atualização
em Sistemas de Colheita de Madeira e Transporte Florestal
EFEITO DO TRÁFEGO DE MÁQUINAS DE COLHEITA FLORESTAL
NA ESTRUTURA DE UM CAMBISSOLO HÁPLICO
Jean Alberto Sampietro1; Cedinara Arruda Santana Morales2; José Miguel Reichert3; Pedro Henrique Rodrigues Borges4; Elias Frank de Araújo5
1
Prof. Dr. Departamento de Eng. Florestal da Universidade do Estado de Santa Catarina –
UDESC-CAV ([email protected]); 2Eng. Florestal, Dr.ª em Eng. Florestal (cedinarasm@
gmail.com);3Graduando em Eng. Florestal da Universidade Federal de Santa Maria/UFSM ([email protected]); 4Prof. PhD. Departamento de Solos UFSM; 5Eng. Florestal, MSc.,
CMPC Celulose Riograndense ([email protected])
Introdução e objetivos
269 e 382 g kg-1 de argila, silte, areia grossa
e areia fina, respectivamente e carbono orgânico do solo de 8,30 g kg-1, sendo o relevo
plano a suave ondulado. O sistema de colheita de madeira avaliado foi de Toras Curtas (Cut-to-length), composto por um trator
florestal Harvester (HV), Volvo EC210, com
peso operacional de 21,7 t e rodados de esteiras de 0,6 m X 4,5 m, e por um trator
florestal Forwader (FW), Valmet 890.3, com
peso operacional de 19,1 t, compartimento
de carga com capacidade bruta de 18 t, tração 8 X 8 com rodados de pneus (750/55
x 26,5) e inflados com 503 kPa de pressão.
A crescente mecanização da colheita florestal, trazendo aumento do tamanho, da
potência e do tráfego das máquinas de
colheita da madeira é a principal causa da
alteração de solos florestais. Devido à elevada intensidade de tráfego durante as operações de corte e extração de madeira, os
solos florestais são submetidos a tensões
intensas, modificando importantes características estruturais, ocasionando, assim,
o impedimento mecânico ao crescimento
radicular, resultando em menor volume de
solo explorado, menor absorção de água e
nutrientes e, consequentemente, menor de- Na área selecionada, todas as árvores foram
derrubadas e processadas somente com
senvolvimento das plantas.
Este trabalho objetivou avaliar o efeito do uma passada do HV. Em seguida, foram
tráfego de máquinas de colheita de florestal distribuídos três blocos nos quais foram
sobre a estrutura de um Cambissolo Há- instaladas parcelas de 5 X 20 m para cada
plico em povoamentos de Eucalyptus saligna tratamento analisado, sendo: uma passada
do HV (H); uma passada do HV mais uma
Sm..
passada do FW (H + 1F); uma passada do
HV mais duas passadas do FW (H + 2F);
Material e métodos
uma passada do HV mais quatro passadas
O trabalho foi conduzido em áreas de do FW (H + 4F); uma passada do HV mais
Eucalyptus saligna em segunda rotação, per- oito passadas do FW (H + 8F); uma passatencentes à empresa CMPC Celulose Rio- da do HV mais 16 passadas do FW (H +
grandense, localizadas no Estado do Rio 16F); uma passada do HV mais 32 passadas do FW (H + 32F). O tratamento sem
Grande do Sul.
O solo foi classificado como um Cambisso- tráfego (ST) foi representado por uma área
lo Háplico Tb Distrófico de textura franco em que a floresta não foi derrubada e, por-arenosa, com conteúdo médio de 122, 227, tanto, sem haver distúrbios no solo devido
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Resumos Expandidos
ao tráfego.
Em cada parcela houve a simulação de uma
intensidade de tráfego (tratamento). Para os
ensaios o FW foi completamente carregado
fora da área experimental, e, então, trafegou
sempre com mesma carga (11,3 t de madeira) sobre mesma trilha de passagem dentro
de cada parcela, numa velocidade média de
5 km h-1, sendo que uma passada representou somente uma viajem de ida da máquina.
A umidade do solo (condição de campo)
era de ±0,072 kg kg-1.
Primeiramente, foram determinadas a área
de contato e pressão estática exercido pelos
rodados das máquinas sobre o solo conforme [1], para uma passada do Harvester (H), e
para uma passada
(F) e 32 passadas (32F) dos rodados dianteiros e traseiros do Forwarder. Em seguida,
em todos os tratamentos, foi realizada um
amostragem de solo com estrutura preservada em anéis de 2,5 cm de altura e 6,1 cm
de diâmetro, nas camadas de 0 a 10, 10 a 20,
20 a 40 e 40 a 60 cm de profundidade, sendo coletadas três repetições para cada tratamento em cada bloco em todas as camadas.
Posteriormente, em laboratório as amostras
foram separadas em três grupos de umidade: tensão de água de 10 kPa, tensão de água
de 100 kPa e condição de campo. E, então,
foram submetidas ao ensaio de compressão uniaxial conforme [2], sendo a pressão
de pré-consolidação (σp) obtida de acordo
com [3]. O delineamento experimental foi
o blocos ao acaso, sendo os dados de σp
submetidos à análise de variância e depois
teste de Tukey à 5% de significância.
Resultados e discussão
O maior valor de área de contato foi encontrado para a situação H (1,52 m2), obviamente, devido à máquina ser equipada
com rodados de esteiras, o que resultou
em menor pressão exercida sobre o solo.
O Forwarder apresentou valores menores de
área de contato, uma vez que é equipado
com pneus, sendo que após 32 passadas os
valores foram superiores em comparação
após uma passada, ocorrendo o inverso
para a pressão estática exercida sobre o solo
(Tabela 1). Esses resultados podem ser em
função da área de contato ser diretamente
relacionada às dimensões (largura, diâmetro) dos rodados, pressão de inflação dos
pneus ou rigidez de esteiras, carga por eixo
e por rodado e, principalmente, rigidez do
solo, pois, inicialmente, o solo apresentava
rigidez menor e, assim, com as sucessivas
passadas das máquinas, houve alterações
estruturais no solo, devido à compactação,
resultando em maior rigidez do solo, menor área de contato e maior pressão estática
exercida.
Tabela 1. Área de contato e pressão estática exercida pelos rodados das máquinas
sobre o solo
Tratamento (rodado)
Área de
Pressão
contato m2 estática kPa
H (rodados de esteiras)
1,519
F (rodados dianteiros)
0,322
75,2
92,6
F (rodados traseiros)
0,412
108,4
32F (rodados dianteiros)
0,154
194,2
32F (rodados traseiros)
0,164
272,7
Quanto à pressão de pré-consolidação (Tabela 2), na tensão de 10 kPa, embora em algumas camadas não tenha ocorrido diferenças significativas, se pode notar aumento da
σp com o aumento do tráfego das máquinas.
Fato também observado na tensão de 100
kPa e condição de campo, o que demonstra
que as alterações estruturais sofridas pelo
solo pela ação do tráfego de máquinas de
colheita florestal podem ser agravadas em
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XVII Seminário de Atualização
em Sistemas de Colheita de Madeira e Transporte Florestal
função de repetidas passadas, sendo o com- pactação adicional do solo, caso as pressões
portamento mecânico do solo afetado dire- impostas sejam superiores à pressão de prétamente pela condição de umidade.
consolidação e, então, o solo apresentará
Diante disso, pode -se pressupor que a comportamento plástico, havendo deforcompactação do solo causada pelo tráfego mação e alteração de sua estrutura.
do Harvester e do Forwarder seria bem maior,
caso o solo estivesse mais úmido no mo- Tabela 2. Pressão de pré-consolidação (kPa)
mento da execução do experimento. Então, na umidade correspondente à tensão de 10
devido à isso, é que se associa a ocorrên- kPa, tensão de 100 kPa e condição de campo
cia de poucas diferenças estatísticas, pois
o solo, de certa forma, pode ter aguentado
Tensão de 10 kPa
as pressões advindas do tráfego, uma vez
Camada
que, durante as simulações de tráfego (con- Trat.
0-10
10-20
20-40
40-60
dição de campo), a capacidade de suporte
ST
76,1
57,2
b
112,6
ab
69,8
b
na condição inicial do solo era de 125 e 204
H
118,2
79,2 ab
142,6 a 128,7 ab
kPa, dos 0 a 20 cm e 20 a 60 cm de pro123,3
101,4 ab
61,7 b
99,1 ab
fundidade, respectivamente. Assim, como o H+1F
H+2F
116
71,8
ab
127,5
a
66,3 b
Harvester exerceu uma pressão de 75 kPa e
119,1
136,0 a
142,5 a
70,3 b
o Forwarder, após uma passada, exerceu uma H+4F
115,7
102,2 ab 96,9 ab
67,3 b
pressão média de 100,5 kPa, estas não fo- H+8F
ram suficientes para superar a pressão má- H+16F 146,3 106,4 ab 89,3 ab 160,0 a
xima que o solo suporta.
H+32F
104,6
86,5 ab
121,5 a 104,2 ab
Contudo, a capacidade de suporte foi superada após sucessivas passadas e, dessa
forma, ocorrendo alterações estruturas no
solo cada vez mais em maior magnitude,
justificando o comportamento mecânico do solo, uma vez que isto é dinâmico,
refletindo as pressões externas aplicadas.
Quando são aplicadas pressões externas
superiores à capacidade de suporte do solo,
ocorre a aproximação das partículas, havendo a redução do tamanho médio dos poros.
Como poros de menor dimensão tendem a
ser menos propensos às forças compactantes, estes levam a uma maior resistência do
solo e, dessa forma, a capacidade de suporte (pressão de pré-consolidação) é aumentada, o que, parcialmente, protege o solo
de compactação adicional. No caso do solo
sofrer pressões advindas de tráfego menores que a pressão de pré-consolidação, este
reage de forma elástica e não há compactação adicional; ou seja, somente haverá com-
102
Trat.
ST
Tensão de 100 kPa
Camada
0-10
10-20
20-40
75,5 a
30,4 a
175,1 a
40-60
60,3 a
H
108,7 a
213,8 a
211,1 a
135,1 a
H+1F
118,9 a
80,3 a
119,1 a
191,7 a
H+2F
133,4 a
109,6 a
122,7 a
96,5 a
H+4F
133,7 a
184,6 a
217,5 a
236,7 a
H+8F
159,2 a
141,3 a
211,8 a
116,7 a
H+16F
313,2 a
253,9 a
201,9 a
176,3 a
H+32F
158,1 a
190,2 a
236,6 a
121,1 a
ST
Condição de campo
Camada
0-10
10-20
20-40
100,7 a
149,3 a
208,9 a
40-60
199,0 a
H
128,6 a
143,5 a
280,4 a
187,1 a
H+1F
193,4 a
195,3 a
129,4 a
152,1 a
Trat.
H+2F
199,0 a
341,2 a
93,1 a
136,7 a
H+4F
188,8 a
235,6 a
99,8 a
168,1 a
H+8F
263,7 a
159,0 a
189,8 a
165,8 a
H+16F
237,5 a
110,1 a
199,7 a
284,0 a
H+32F
222,8 a
144,8 a
315,7 a
182,1 a
Resumos Expandidos
Médias seguidas de mesma letra na coluna
não diferem entre si pelo teste de Tukey a
5% de significância.
Conclusões
A intensificação do tráfego das máquinas
de colheita florestal promoveu aumento
na pressão exercida sobre o solo, resultando em alterações de sua estrutura cada vez
em maior magnitude, o que refletiu na sua
pressão de pré-consolidação que aumentou
conforme foi maior a repetição de passadas.
Referências
[1] BRANDT, A.A. Carregamento estático e dinâmico e sua relação com tensão,
deformação e fluxos no solo. 2009. 162
f. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola) – Universidade Federal de Santa Maria,
Santa Maria.
[2] SILVA, V.R.; REINERT, D.J.; REICHERT, J.M. Susceptibilidade à compactação de um Latossolo Vermelho-Escuro e
de um Podzólico Vermelho-Amarelo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.4,
p.239-249, 2000.
[3] HOLTZ, R.D.; KOVACS, W.D.; SHEAHAN, T.C. An introduction to geotechnical engineering (2 ed). New Jersey:
Prentice-Hall, 2010. 864p.
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