Technical, economic, environmental and ergonomic evaluation of forest machines based on motor and hydraulic pump configurations

O alto regime de rotação do motor e vazão da bomba hidráulica contribuem para a alta demanda de combustível das máquinas florestais. Normalmente esses tratores são operados com configurações de motor e bomba hidráulica que proporcionam a máxima força aos seus mecanismos hidráulicos e mecânicos, independentemente das condições operacionais. Contudo espera-se que em condições operacionais menos árduas, a exemplo de florestas de baixo volume, a máquina não demanda de toda a potência disponível. Mediante isso, objetivou-se com a presente pesquisa quantificar parâmetros técnicos, econômicos, ergonômicos e a emissão de gases poluentes de um harvester e um forwarder operando em distintas configurações do motor e da bomba hidráulica. As operações de ambas as máquinas foram analisadas em florestas com baixo, médio e alto volume. A operação com o harvester foi mensurada quando a máquina estava operando com rotação do motor em 2.060; 2.000; 1.950; e 1.900 rpm e vazões da bomba hidráulica em 300; 295; e 290 L min -1 , totalizando 12 combinações. Com relação ao forwarder, a máquina foi configurada para trabalhar com a pressão da bomba em 240; 235; e 230 bar e rotações do motor de 1.550; 1.475; e 1.400 rpm, totalizando 9 combinações. O estudo técnico compreendeu a execução de um estudo de tempos e movimentos, produtividade, consumo horário de combustível e demanda de combustível. No que se refere a parâmetros econômicos, determinou-se o custo operacional e de produção das máquinas. Já o impacto ambiental foi mensurado por meio da determinação da quantidade de dióxido de carbono e metano emitidos. Por fim, avaliou-se os valores de aceleração resultante normalizada (Aren), Taxa de Ocupação Real (TOR) e Taxa de Ocupação Máxima Considerando Atividades Repetitivas (TOMCAR). As partir dos resultados, verificou-se que para obter os melhores resultados do ponto visto técnico, econômico, ambiental e ergonômico é necessário configurar o harvester e o forwarder de acordo com volume da madeira a ser cortada e processada ou extraída. A execução das operações com o harvester e forwarder se caracteriza como causadora de doenças ocupacionais, com os sintomas de fadiga, cansaço físico e mental, produtividade comprometida e dores no braço, punho e mãos do lado esquerdo e direito dos operadores. Palavras-chave: Demanda de combustível. Mecanização florestal. Doenças ocupacionais. Emissão de gases.The high engine speed and flow rate of the hydraulic pump contribute to the high energy demand of forestry machines. Usually these tractors are operated with engine and hydraulic pump configurations that provide maximum strength to their hydraulic and mechanical mechanisms regardless of operating conditions. However, it is expected that in less arduous operating conditions, such as low volume forests, the machine does not lack all available power. Therefore, the objective of this research was to quantify technical, economic, ergonomic parameters and emission of polluting gases of harvester and forwarder operating in different engine and hydraulic pump configurations. The operations of both machines were analyzed in low, medium and high volume forests. The harvester operation was measured when the machine was operating with motor rotation at 2.060; 2,000; 1.950; and 1,900 rpm and hydraulic pump flows at 300; 295; and 290 L min -1 , totaling 12 combinations. With regard to the forwarder, the machine has been configured to work with pump pressure at 240; 235; and 230 bar and engine revs of 1,550; 1.475; and 1,400 rpm, totaling 9 combinations. The technical study comprised the execution of a study of times and movements, productivity, hourly consumption of fuel and energy demand. With respect to economic parameters, the operational and production costs of the machines were determined. Environmental impact was measured by determining the amount of carbon dioxide and methane emitted. Finally, the values of the resulting normalized acceleration (Aren), the Real Occupancy Rate (TOR) and the Maximum Occupancy Rate were calculated considering Repetitive Activities (TOMCAR). From the results, it was verified that to obtain the best results from the technical, economic, environmental and ergonomic points it is necessary to configure the harvester and forwarder according to the volume of the wood to be cut and processed or extracted. The performance of harvester and forwarder operations is characterized as causing occupational diseases, with symptoms of fatigue, physical and mental fatigue, compromised productivity and pains in the arm, wrist and hands on the left and right sides of operators. Keywords: Fuel demand. Forest mechanization. Occupational diseases. Emission of gases