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La recuperación de los residuos de poda de los olivares industriales

Raffaele Spinelli, Natascia Magagnotti, Gianni Picchi
CNR – Ivalsa, Sesto Fiorentino, Firenze, Italia


Introducción

El cultivo del olivo es uno de los más característicos del área del Mediterráneo. Entre todos los países productores, España juega un rol fundamental teniendo la mayor superficie cultivada: más de 2,4 millones de hectáreas de olivos para aceituna de mesa o de almazara (Instituto Nacional de Estadística, 2007). En la sola Comunidad Autónoma de Andalucía, donde este cultivo tiene una importancia primaria, se concentran cerca de 1,5 millones de hectáreas (Junta de Andalucía, 2003). Además de las aceitunas, con las normales técnicas de manejo del olivar, y en específico con las podas, se produce una considerable cantidad de residuos. Estos suman un promedio de 3.000 kg/ha, variando entre 1.470 y 5.550 kg/ha según las zonas y el ritmo de poda anual o bienal (Agencia Andaluza de la Energía, 1999). Este es un recurso importante, que podría aprovecharse para la alimentación de centrales a biomasa, cada vez más numerosas en España. Además, la recuperación energética resolvería el problema de su eliminación, que hoy en día representa un coste para las empresas agrícolas, para las cuales quemar en el lugar va a tener cada vez más límites legales. De esta oportunidad se han dato cuenta tanto el mundo agrícola cuanto los constructores de maquinarias, que juntos están buscando soluciones técnicas a la recuperación de los residuos de poda. Como resultado últimamente han aparecido muchas máquinas interesantes con buenas prestaciones. Sin embargo todas derivan de la modificación de comunes maquinarias agrícolas y tienen los límites que normalmente caracterizan a las maquinas originales (Spinelli 2004). En particular, todas las maquinas vistas hasta ahora se aplican posteriormente al tractor, por lo tanto no pueden encarar hileras de residuos más altas que la luz libre por debajo del tractor que las acciona: de lo contrario este empuja adelante la hilera hasta formar una barrera capaz de impedirle el avance. Este es un defecto importante, pues obliga a trabajar con hileras relativamente “delgadas”, con las que es difícil alcanzar niveles productivos elevados. Además estas máquinas tienen potencia y dimensiones reducidas y trabajan difícilmente material con diámetro mayor a 4-5 cm. Finalmente, los modelos pensados para la trituración usan órganos de trabajo a martillos, que desgarran el material en vez que cortarlo, produciendo un material bastante irregular. Se puede entonces decir que la actual generación de maquinas para la recuperación de los residuos de poda es apta para los viñedos, donde la concentración de residuo es limitada y los diámetros del material siempre bastante pequeños (Spinelli et al. 2006), pero es meno idónea para los olivares, que tienen una mayor cantidad de ramas gruesas, particularmente cuando la poda se realiza con ritmo plurianual. De hecho la poda ejecutada de manera rápida, con cortes de grande tamaño, permite reducir los costes de cultivación del olivar, pero termina produciendo hileras tan grandes y con diámetros tan elevados que limitan la operatividad de la mayoría de estas maquinas, reduciendo drásticamente sus prestaciones (Nati et al. 2007). El uso de maquinas relativamente livianas con el material leñoso más difícil aumenta la probabilidad de rupturas y por ende aumenta los costes de manutención. Todos estos problemas se pueden resolver utilizando maquinarias de derivación forestal y aplicadas frontalmente, claramente más fuertes y productivas, y concentrando las operaciones en el territorio, posiblemente con asociaciones de productores o la adquisición de estas maquinarias por contratistas. La operación de astillado puede ser llevada al cabo en poco tiempo, por lo tanto las maquinas podrían ser empleada en los olivares por un tiempo del año relativamente breve y luego usadas en otros sectores (forestal, ambiental, etc.).

En Italia el Instituto de Valorización de la Madera y de las Especies Arbóreas (IVALSA) lleva más de veinte años trabajando en el sector de la biomasa forestal y agrícola. Este instituto forma parte del Consejo Nacional de las Investigaciones (CNR), la más grande estructura de investigación del país. En el marco de IVALSA hay un grupo se ocupa específicamente de investigación sobre la recolección, transporte y almacenamiento de la biomasa leñosa (www.biomassaforestale.org) trabajando en sistemas bioenergéticos completos o en el funcionamiento de maquinarias y la optimización de sus campamentos. En el marco de estos estudios y en la continua búsqueda de sistemas más eficientes el instituto ha recientemente experimentado una novedoso maquinaria.

La Jordan RH 25

La Jordan RH 25 es una máquina construída en Alemania para la recuperación de la biomasa residual procedente del manejo de las plantaciones de manzanos. Se trata de una astilladora forestal a disco modificada con la aplicación de un dispositivo para recoger automáticamente el material que se va a astillar. Alrededor de la fuerte astilladora el constructor ha proyectado una serie de pick-up modulares, que se pueden sustituir según el tipo de material a cosechar. Hay tres opciones: árboles, desplantes o ramas gruesas y ramas finas. En el primer caso el pick-up tiene dos transportadores a cadenas que levantan las plantas tumbadas y las llevan hacia la embocadura de la astilladora: las plantas tienen que estar alineadas a “tejas”, con la base de la planta hacia la maquina y generalmente se tumban varias semanas antes de astillarlas para bajar su contenido en humedad. Diferentemente el pick-up para ramas gruesas consta de un rodillo dentado horizontal que levanta las ramas del suelo y de dos grandes rodillos verticales que aprietan y empujan al centro, hacia la boca de la astilladota. En el caso de los desplantes el pick-up puede ser completado por un rodillo empujador, puesto en lo alto y sobresaliente hacia adelante que empuja al suelo las plantas, desarraigándolas. Finalmente, el pick-up para ramas finas se basa sobre un dispositivo a peines metálicos, como los que se usan en las empacadoras.
Mientras que la astilladora es accionada por la transmisión mecánica, el pick-up utiliza motores hidráulicos, por lo tanto la máquina se completa con dos grandes bombas y un tanque de aceite hidráulico de 250 litros de capacidad. El aparato está pensado para la aplicación al elevador hidráulico posterior de un tractor con asiento reversible para trabajar marcha atrás, con una potencia de no menos de 150 kW. El peso varía con el tipo de pick-up entre 2.500 y 2.800 kg. Opcionalmente la maquina puede ser acompañada por un contenedor de 10 m3, aplicable al levantador frontal del tractor y posicionado sobre el motor. Además de independizar el campamento de astillado, el contenedor sirve como contrapeso: esta diseñado para un basculamiento alto, permitiendo de transferir el astillado directamente en el remolque de un tractor de apoyo o en un contenedor de gancho aparcado al pie de la parcela agrícola. Una maquina como esta es desde luego cara, pero resulta perfecta para el trabajo en olivares industriales, muy comunes en España, donde la disposición de las plantas y la poca pendiente permiten el movimiento de maquinarias relativamente grandes, resultando en productividades muy elevadas. Además el desarrollo particularmente elevado de los olivares industriales requiere una poda fuerte, produciendo grandes cantidades de residuos, que podrían ser excesivos para maquinarias más livianas.

Las Pruebas

En el 2006 el CNR ha empezado un nuevo ciclo de experimentación sobre la recogida de los residuos de poda. El trabajo ha sido llevado al cabo en el marco del proyecto “Woodland Energy” financiado por el Ministerio Italiano de Políticas Agrícolas y Forestales y las 9 Regiones (Comunidades Autónomas) involucradas. Como parte de este proyecto el CNR ha realizado el año pasado una serie de pruebas en los olivares de la Región Umbria. En estas se han empleado tres empacadoras y dos trituradoras – todas de derivación agrícola. Las máquinas se han demostrado aptas para los olivares de colina, donde difícilmente se podrían emplear maquinarias más pesadas. Sin embargo los ensayos han evidenciado los problemas ya conocidos para estos tipos de maquinarias, sobre todo la dificultad en procesar hileras demasiado voluminosas y material con diámetros superiores a los 4-5 cm. De aquí el interés a definir métodos alternativos, que no sufran de estas limitaciones y puedan aplicarse con provecho en la olivicultura industrial.

En el marco de esta línea de investigación el CNR-IVALSA ha organizado la prueba de la maquina Jordan en su empresa agrícola experimental “Santa Paolina” en Follonica (Grosseto), donde hay 60 hectáreas de frutales, muchos de los cuales son olivares especializados, implantados y manejados según las técnicas más modernas. Todos los olivares son plantados con una distancia de 7 x 5 metros y manejados con formas de vaso libre y vaso arbusto con podas a ritmo plurianual sobre porciones distintas del conjunto. La prueba ha sido organizada en colaboración con Hidrocom Srd, representante italiano de la empresa alemana y se ha realizado entre el 24 y el 27 enero 2007, sobre alrededor de 4 hectáreas de olivar, divididos en tres distintos tratamientos: poda cada dos años, poda plurianual mediana y poda plurianual fuerte.
 

Tabla 1 – Características de las parcelas experimentales

La cantidad de biomasa producida ha sido estimada pesando todo el material obtenido de nueve plantas/muestras, tres por tratamiento. El valor obtenido ha sido confrontado con el peso de diez remolques, medido en una bascula agrícola certificada y oportunamente corregido. La medición de volumen y peso de las cargas ha permitido conocer la densidad del astillado, resultando en 365 kg/m3. El contenido en humedad del material ha sido determinado con 10 muestras, de alrededor de 1000 g de peso, a través del método gravimetrico según las normas UNI 9017. La granulometría de las astillas ha sido medida según las metodologías recomendadas por CTI SC09 R03/01 (www.cti2000.it). Los tiempos de trabajo han sido registrados con ordenadores portátiles todo tiempo Husky Hunter, dotados de la especifica instalación Siwork 3 (Spinelli e Kofman 1995). El protocolo de las mediciones se ha organizado según las indicaciones del manual IATF (Berti et al. 1989) para la “medición separada de los tiempos de las fases de trabajo”. Las distancias recorridas por las maquinas han sido determinadas con un telémetro láser y con un topofilo.

Resultados

La máquina ha trabajado bien con los tres tipos de residuos de poda: algunas dificultades se han encontrado tan solo en la poda de varios años cuando las ramas no se encontraban alineadas según una dirección principal. De hecho, el perfecto funcionamiento se puede lograr atacando las ramas por la parte de las hojas, con la excepción de las ramas mas gruesas, que se deben presentar con el pie hacia la maquina. En alternativa, todas las ramas pueden presentarse a la maquina por la parte basal, teniendo cuidado en reducir las horquetas más evidentes y recortando las piezas más largas de dos metros. Al no saber que los residuos se iban a cosechar a maquina, los podadores que habían organizado las hileras no conocían estas indicaciones y han alineado las ramas según una dirección principal, sin distinguir entre material fino y más grueso. Este ha provocado algún paro de la maquina, solucionado por el conductor directamente desde la cabina con una repetida inversión del moto giratorio de los rodillos de alimentación aplastando la masa de material “indigesto” hasta que no entre fácilmente en la astilladora. En el total estas maniobras han añadido un 13% al tiempo de astillado, representando alrededor del 9% del tiempo total de trabajo – incluidas las vueltas, las esperas y los varios tiempos muertos durante el trabajo. Si se incluyen también los paros, el proceso de astillado ha tenido un ritmo de 9-10 toneladas de material tal cual por hora, según la densidad de las hileras. El uso del pick-up a peines con los residuos de dos años ha permitido de acelerar el trabajo, compensando la menor riqueza de las hileras con la mayor velocidad de avance. De esta forma se ha podido lograr una productividad cercana a las andanas de varios años, favorecidas por la mayor concentración de residuo. El análisis estadístico de los datos demuestra diferencias significativas entre las velocidades de trabajo medidas en los distintos tratamientos, que han resultado inversamente proporcionales a la densidad de las hileras, como era lógico esperarse. El factor que parece limitar un ulterior incremento del ritmo de trabajo es la capacidad de la astilladora, puesto que la productividad efectiva ha quedado constante y cercana a la capacidad máxima de una astilladora de este tamaño (Spinelli e Hartsough 2001). Esto nos lleva a considerar que los pick-up montados en la maquinas de Jordan son adecuados para la astilladora empleada como base y consiguen valorizar de la mejor manera su potencialidad productiva.

El análisis estadístico de los datos ha permitido la construcción de un modelo de calculo capaz de estimar con detalle los costes de recolección en función de las hipótesis técnicas y económicas introducidas por el usuario. El modelo calcula el tiempo de astillado en función del tipo de poda y añade los tiempos de vuelta según lo largo de las filas de olivos y por ende el numero de filas por hectárea. Al tiempo neto así conseguido se le añade una cuota de tiempo muerto del 11%, según las mediciones del estudio. El modelo calcula también la incidencia del tiempo diario de preparación, igual a 45 minutos. Este permite de confrontar dos campamentos de recolección distintos: uno con la carga directa de las cajas de dos remolques con relativos tractores que se alternan debajo de la astilladora y el otro organizado para utilizar el contenedor cargado sobre el mismo tractor, que puede almacenar el astillado y verterlo en el remolque de un solo tractor, que solo debe transferir el material del margen del campo a la explanada. En esta segunda hipótesis el conjunto de los costes disminuyen por la eliminación de un tractor con remolque y aumenta la cantidad de astillado recuperada por hectárea de olivar debido a la drástica reducción de perdidas de recolección. De hecho, cuando la astilladora descarga directamente en el remolque que avanza al lado en la fila adyacente, el chorro de astillas choca cada 5 metros con las copas de los olivos entre las filas y parte del producto cae al suelo. Esto no pasa si el astillado pasa directamente al contenedor montado sobre el levantador frontal del tractor que acciona la astilladora porque aquí los dos elementos están en línea y el chorro descarga directamente en el contenedor. Por razones de espacio en el transporte desde Alemania no ha sido posible probar el contenedor en Follonica, así que esta hipótesis ha sido considerada de manera teórica, basándose sobre otras experiencias análogas: en particular se ha supuesto un tiempo de trasiego del contenedor de 3 minutos y una reducción de la mitad de las pérdidas de recolección.

Además, el modelo contiene una interfaz para calcular el coste de la maquina, donde es posible establecer las propias hipótesis económicas, como por ejemplo el periodo de amortización, la retribución horaria del personal, el coste de manutención, la cuota de gastos generales, etc. El calculo se efectúa con las comunes formulas de matemática financiaria utilizadas en agricultura para estimar los costos de las maquinas (Miyata 1980). La definición del coste operativo total incluye también el coste de transferencia del campamento y el coste ahorrado para el trinchado, el primero calculado basándose sobre la distancia recorrida y repartido por la masa total recogida, el segundo asignado directamente por el usuario según las tarifas aplicadas por los contratistas locales.

En la tabla 2 se hallan los resultados de una simulación efectuada para comparar las prestaciones económicas de los dos campamentos en las tres condiciones de trabajo, quedando invariadas las otras hipótesis de trabajo. El cálculo ha sido simulado con la hipótesis de campos repartidos con una superficie de 5 hectáreas cada uno, con distancias de 20 km entre sí y con filas de 200 metros de largo. Para el calculo de los costes máquina se ha considerado una inversión inicial de 150.000 € para el tractor que acciona la astilladora y de 90.000 € para la astilladora misma, 10.000 € para el contenedor integrado y 36.000 € para los tractores de apoyo con remolque. Se ha considerado la amortización de estos valores en 8 años con una recuperación del 20 % a fin de servicio. El cupo de horas año ha sido estimado en 1.000 para los tractores y remolques y 500 para la astilladora y el contendor – siempre considerando un uso profesional. La remuneración de la mano de obra ha sido fijada en 16 €/hora, los intereses pasivos al 4 % y el coste del diesel agrícola en 0,8 €/litro. Al valor así calculado ha sido añadido un 20 % para cubrir los gastos generales y el beneficio de empresa. Resulta un coste horario que varía entre 148 y 153 € para el campamento de astillado – según se utilice o menos el contenedor cargado sobre el tractor – y de 36 € por cada tractor de apoyo. El coste evitado de eliminación de las ramas ha sido considerado con un valor muy prudencial de 75 €/ha.

Según el tipo de campamento, el coste de entrega al usuario final varia de 38 a 55 €/t de materia seca (m.s.), que corresponden respectivamente a 24 y 33 tal cual. Este es un precio moderado y claramente inferior al previamente calculado por los mismos autores y utilizando el mismo método con los residuos de viñedos, que resultaba variar entre 56 t 86 €/t tal cual (Spinelli et al. 2006).
 

Tabla 2 – Resultados de la simulación del procedimiento de recuperación completo

El modelo calcula también la máxima distancia de entrega del astillado que puede ser alcanzada con el tractor de apoyo, sin que la astilladora tenga tiempos muertos de espera: si la planchada de almacenaje se encuentra dentro de la distancia resultante, el tractor consigue realizar el viaje en el tiempo que la astilladora emplea para llenar el otro tractor o el contenedor cargado. Esta indicación puede facilitar la organización del trabajo y permite planear una logística eficiente.

Con finalidad de comparación el modelo calcula también la productividad horaria bruta del campamento, que en este caso se sitúa entre 3,5 y 4,5 t m.s.. Estos números son importantes porque dan una medida inmediata de la eficiencia de la máquina de Jordan. Los estudios más recientes realizados sobre podas de olivo con trituradores (Nati et al. 2006, Vieri et al. 2006) y tritura-maíz (Pari e Cutini 2002) modificados tienen una productividad promedio de 0,71 t m.s./hora, con un mínimo de 0.57 y un máximo de 0,94. Esto quiere decir que la productividad del campamento Jordan es medianamente 5 veces mayor si comparada con los campamentos basados con maquinarias agrícolas modificadas y, también en el caso menos favorable a la máquina alemana, este valor no se sitúa por debajo de las 3,5 veces más. Claramente a la superior productividad también le corresponde un coste de uso mayor, pero es difícil que este pueda llegar a ser de cinco veces más. Un aspecto muy importante en este sentido es el uso anuo de la máquina, es decir la cantidad de trabajo que el contratista consigue adjudicarse. El modelo calcula también la superficie que la maquina tiene que trabajar en un año, para las hipótesis individuadas por el usuario. En el caso de la tabla 2, a la hipótesis de un uso anuo de 500 horas le corresponde una superficie trabajada entre 200 y 500 hectáreas/año, que es más que razonable en el marco de una actividad industrial.

Por lo que se refiere a la calidad de la biomasa producida los resultados son alentadores. El contenido en humedad es bastante elevado (entre el 37 y el 42 %), pero esto es debido al breve tiempo (pocos días) que ha pasado entre la poda y la recolección. Esperando alguna semana más hubiera sido posible obtener un astillado más seco, como demuestran previos estudios (Spinelli y Spinelli 2000).
 

Figura 1 – Granulometría del material producido con distintos tipos de maquinas y material

Conclusiones

La poda de los olivares industriales genera una gran cuantidad de residuo, hasta superior a la que se puede producir en las plantaciones de tipo tradicional: en Italia los primeros alcanzan los 4-11 t m.s./ha mientras los segundos solo producen 2-3 t m.s./ha. En España las podas más practicadas son anual y bienal, produciendo la primera entre 1,4 y 1,7 t tal cual/ha y la segunda 2-3 t. Una semejante cantidad de biomasa se concentra en hileras particularmente voluminosas, difícilmente atacables por las tritura-recogedoras de origen agrícola, que ya pueden tener problemas con los olivares tradicionales más ricos de residuo. La recuperación de este material puede ser realizado con maquinarias de derivación forestal y montadas en posición frontal, capaces de digerir material grueso y amontonado en hileras altas hasta un metro. Esto es lo que ha logrado la maquina probada por el CNR, que ha cosechado sin problemas ramas con diámetros superiores a los 10 cm, alcanzando una productividad de cinco veces superior a aquella de una tritura-recogedora de derivación agrícola. Prestaciones tan superiores compensan claramente el mayor coste variable y permiten limitar el coste de entrega al centro de la empresa entre 38 y 55 €/t m.s.. Además, si la comparamos con las trituradoras, la máquina produce un astillado más homogéneo, pues su dispositivo de astillado es más refinado y eficaz. Una ulterior ventaja de esta máquina es su grande flexibilidad operativa, porque puede ser empleada igualmente con residuos de podas finos o gruesos, con desplantes, en raleos de bosques y, si necesario, puede ser rápidamente reconvertida en una normal astilladora forestal para el uso en lugar fijo. Su principal límite es el gran tamaño, que permite su uso solo en plantaciones industriales en suelos llanos. La máquina de hecho no es lo suficiente ágil como para moverse en suelos abruptos o pendientes, donde es oportuno utilizar maquinarias más ligeras sacrificando la productividad por la maniobrabilidad. En las plantaciones industriales es más lógico adoptar una maquinaria industrial más productiva y que permite limitar los costes de recolección.

Por más informaciones: spinelli@ivalsa.cnr.it

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