INTRODUCCIÓN
⌅La estimación del potencial medio de biomasa foliar y biomasa maderable de madera de fuste es fundamental para su uso como portador energético. La biomasa foliar y maderable del fuste, al ser cuantificada, permite evaluar su viabilidad como recurso energético renovable, ya sea mediante combustión directa, producción de biocombustibles o generación de bioenergía. Una estimación precisa de estos componentes no solo optimiza el aprovechamiento sostenible de los recursos forestales, sino que también contribuye a la economía circular, lo que reduce el impacto ambiental y promueve alternativas verdes frente a los combustibles fósiles. Así, este análisis integral fortalece estrategias de manejo forestal sostenible y diversifica las aplicaciones de la biomasa en sectores industriales y energéticos.
Según Bailey (1970)Bailey, G. R. (1970). A Simplified Method of Sampling Logging Residue. The Forestry Chronicle, 46(4), 288-303. https://doi.org/10.5558/tfc46288-4 , el conocimiento del potencial de residuos en áreas completamente taladas es esencial para supervisar y monitorear adecuadamente las zonas aprovechadas. Además, este conocimiento permite planificar el uso integral de dichas áreas con diferentes fines. En Cuba, los estudios sobre el pronóstico de biomasa forestal para su aprovechamiento destacan los realizados por el Instituto de Investigaciones Agro-Forestales durante más de tres décadas.
Estas investigaciones se han centrado en especies como Pinus caribaea y Pinus tropicalis (Vidal, 1995Vidal, A. (1995). Estudio de las posibilidades de aprovechamiento de la biomasa de copa de coníferas de la provincia Pinar del Río [Tesis (en opción al grado científico de Doctor en Ciencias Forestales)]. Universidad de Pinar del Río.; Vidal et al., 2017aVidal, A. M., Toirac, W., & Rodríguez, J. (2017a). Estimación de la biomasa de copa para árboles en pie de Pinus tropicalis Morelet. Inédito.; Vidal et al., 2017bVidal, A. M., Toirac, W., & Rodríguez, J. (2017b). Método multipropósito de estimación de biomasa de copa de especies forestales para diversos fines. Memorias 7 Congreso Forestal de Cuba.); Eucaliptus saligna Smith y Eucaliptus pellita F. Muell (Rodríguez, 1999Rodríguez, J. (1999). La estimación de la biomasa verde de copa de Eucaliptus saligna Smith y Eucaliptus Pellita F. Muell [Tesis presentada en Opción al Grado Científico de Master en Ciencias]. Universidad de Pinar del Río.); Casuarina equisetifolia Forst (Benítez, 2007Benítez, J. Y. (2007). Estimación de la biomasa total en plantaciones de Casuarina equisetifolia Forst, de la provincia Camagüey, Cuba [PhD Thesis, Universidad de Pinar del Río]. https://dialnet.unirioja.es/servlet/tesis?codigo=114209 ) y Pinus maestrensis Bisse (Toirac, 2014Toirac, W. (2014). Estimación de la biomasa aérea total, carbono y nitrógeno retenido en plantaciones de PinusmaestrensisBisse en la provincia Granma [PhD Thesis]. Tesis presentada (en opción al gradoCientífico de Doctor en Ciencias ….). Los resultados obtenidos en estos trabajos han sido fundamentales para el desarrollo de metodologías aplicables en la producción forestal.
Los resultados mencionados se integraron e implementaron mediante el “Método Multipropósito de Estimación de Biomasa de Copa para diversos fines Económicos y Ambientales” (Vidal et al., 2011Vidal, A., Rodríguez, J., Estación Experimental Forestal Viñales, P. del, Benítez, J., Arguelles, W., & Estación Experimental Forestal Baracoa, B. (2011). Compendio de tablas para la determinación de la biomasa de copa de especies forestales. Revista Forestal Baracoa. https://agris.fao.org/search/en/providers/122590/records/6473565053aa8c8963067e2e ; Vidal et al., 2017bVidal, A. M., Toirac, W., & Rodríguez, J. (2017b). Método multipropósito de estimación de biomasa de copa de especies forestales para diversos fines. Memorias 7 Congreso Forestal de Cuba.). Este método incluye las especies de mayor relevancia económica dentro de los Planes de Desarrollo del Sector Forestal a nivel nacional. Permite calcular la biomasa en pie, las pérdidas durante el proceso tecnológico de aprovechamiento y estimar la biomasa aprovechable para distintos usos.
En la práctica, el método requiere compatibilizarse con las cifras directivas de los Planes Operativos de aprovechamiento forestal de las Empresas Agro-Forestales. Esta compatibilización debe extenderse hasta la unidad productiva más pequeña, que es la brigada de aprovechamiento. De esta manera, es posible ajustar el potencial de biomasa foliar aprovechable generado por la extracción diaria de madera con la capacidad de asimilación diaria requerida por la planta procesadora.
La combinación de estos elementos, junto con el estudio de la demanda del producto en el mercado, permite definir el tamaño óptimo de cualquier planta procesadora de follaje. Este enfoque garantiza que la adquisición de tecnología para la obtención de extracto alcohólico bioactivo y aceites esenciales sea eficiente y sostenible.
Según a lo antes expuesto, el presente estudio tiene como objetivos principales definir la biomasa aprovechable de copa de Pinus caribaea obtenida por metro cúbico de madera extraída y acopiada diariamente. Además, busca diseñar una tecnología adecuada para su aprovechamiento y entrega a las plantas procesadoras proyectadas. Este diseño debe adaptarse al nivel actual de mecanización existente en las Empresas Agroforestales de los municipios estudiados.
MATERIALES Y MÉTODOS
⌅Condiciones experimentales
⌅El área objeto de estudio se localiza en suelos Ferralíticos Cuarcíticos Amarillo Rojizos Lixiviados, con una altitud entre 150 y 160 m.s.n.m. La zona presenta un relieve accidentado, un régimen de precipitaciones de 1765-1780 mm y una temperatura media anual de 25 °C (Hernández, 1975Hernández, A. (1975). II Clasificación genética de los suelos de Cuba. Agricultura, 3(1), 47-69.). Las principales características técnicas y tecnológicas de las áreas evaluadas se establecieron según las directrices del Manual de Procedimiento para el Aprovechamiento de Impacto Reducido de los Bosques de Cuba (García et al., 2012García, J. M., Vidal, A., Herrero, J. A., & Bautista, E. (2012). Manual de Procedimiento para el aprovechamiento de impacto reducido de los bosques de Cuba. Proyecto “Desarrollo del Sector Forestal en Cuba”. La Habana. Dirección Forestal.):
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Categoría de bosque: Productor
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Formación boscosa: Pinar
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Plantación y/o Bosque natural: Plantación
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Composición arbórea: 10 Pc
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Tipo de relieve: Accidentado
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Tipo de suelo en base a su capacidad de carga: Bueno
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Clasificación del terreno por su rugosidad: Muy fino
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Tipo de suelo en base a su resistencia: Resistentes
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Distancia media de acopio de la madera: 210 m
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Pendiente media del área: 20%
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Método de entrega de la madera a la industria: fustes enteros
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Método de entrega de la biomasa foliar de copa a la planta: Manojos fascículares
Cuantificación de la biomasa aprovechable de copa de Pinus caribaea var. en función de la tecnología empleada
⌅Materiales
⌅Se utilizaron cintas métricas de 25 metros de largo, forcípulas, pie de rey y una balanza con capacidad de 50 kg. También se emplearon mantas de sacos de yute, tablillas y modelos para la recolección de datos de campo. Los datos se procesaron mediante sistemas automatizados de cómputo para asegurar precisión y eficiencia.
Método
⌅El estudio analizó el proceso de acopio de árboles enteros por jornadas, desde la recolección en las áreas de tala hasta su traslado al acopiadero superior. Para este fin, se usó un tractor acopiador de esteras. El número de jornadas evaluadas se calculó mediante la fórmula:
donde: N= Número de jornadas necesarias a evaluar; Cv= Coeficiente de variación; t= Valor de Student para un nivel de significación del 90 % y E= Error máximo admisible propuesto del 10 %.
El procesamiento de los datos se realizó de forma automatizada con el programa estadístico STATGRAPHICS Plus, versión 5.1. El objetivo principal fue determinar la biomasa de copa que llega al acopiadero superior por jornada y por m³ de madera de fuste acopiada. Esto permitió establecer indicadores para estimar la biomasa a partir de los volúmenes diarios producidos por las brigadas de aprovechamiento.
Se aplicó el método cuantitativo-cualitativo de Vidal (1995)Vidal, A. (1995). Estudio de las posibilidades de aprovechamiento de la biomasa de copa de coníferas de la provincia Pinar del Río [Tesis (en opción al grado científico de Doctor en Ciencias Forestales)]. Universidad de Pinar del Río., considerando variables como el tamaño de muestra requerido, nivel medio de la productividad en el acopio diario de la madera de fuste en el acopiadero superior, número de árboles por paquetes, número de paquetes, número de jornadas, número de paquetes por jornadas, diámetro medio de los árboles por paquete, longitud media de los árboles por paquete, volumen total de madera de fuste acopiada por jornada, volumen total de madera de fuste acopiada por paquete, peso y por ciento total de ramas por jornada y por rangos diamétricos, peso total de acículas por jornada, peso total de manojos por jornada, ramas por m3 de madera total de fuste acopiado, acículas por m3 de madera total de fuste acopiado, manojos / m3 de madera total de fuste acopiado, contenido de la masa maderable y de la masa foliar de los manojos y su relación masa foliar-masa maderable, masa volumétricas de las ramas y la masa volumétrica de los manojos.
El volumen de madera del fuste se calculó con las tablas de Gra et al. (1990)Gra, H., Vidal, A. M., Montalvo, J. M., & Nacimento, J. (1990). Tablas dasométricas de Pinus caribaea (p. 28) [Informe técnico]. Instituto de Investigaciones Agro-Forestales., mientras que la biomasa de copa en pie se estimó mediante las tablas de Vidal et al. (2011)Vidal, A., Rodríguez, J., Estación Experimental Forestal Viñales, P. del, Benítez, J., Arguelles, W., & Estación Experimental Forestal Baracoa, B. (2011). Compendio de tablas para la determinación de la biomasa de copa de especies forestales. Revista Forestal Baracoa. https://agris.fao.org/search/en/providers/122590/records/6473565053aa8c8963067e2e y (Vidal et al. 2017aVidal, A. M., Toirac, W., & Rodríguez, J. (2017a). Estimación de la biomasa de copa para árboles en pie de Pinus tropicalis Morelet. Inédito.). El volumen de madera del fuste se calculó con las tablas de (Vidal et al. 2017bVidal, A. M., Toirac, W., & Rodríguez, J. (2017b). Método multipropósito de estimación de biomasa de copa de especies forestales para diversos fines. Memorias 7 Congreso Forestal de Cuba.). Estos métodos aseguraron una cuantificación precisa y reproducible de los componentes evaluados.
Propuesta de Tecnología para el aprovechamiento madera-biomasa de copa
⌅Materiales
⌅Los elementos básicos empleados para el diseño de la tecnología de aprovechamiento de esta materia prima incluyeron el Plan Operativo 2017 de las Empresas Agro-Forestales La Palma, Minas de Matahambre y Guanes. También se consideraron las cartas tecnológicas correspondientes y el listado del parque de maquinarias e implementos disponibles en dichas empresas. Estos documentos proporcionaron la información necesaria para establecer las bases del diseño tecnológico.
Método
⌅Los materiales citados se analizaron para determinar las características edafoclimáticas en las que se realiza el aprovechamiento. Además, se evaluó el nivel de mecanización y el nivel medio diario de entrega de madera de fuste a la industria. Este estudio permitió adaptar la tecnología a las condiciones específicas de las empresas agroforestales.
La tecnología propuesta requiere modificar las carretas agrícolas tradicionales comercializadas en el país para transportar el follaje en forma de manojos fasciculares hasta la planta designada. Para ello, se diseñó en la Unidad Científico-técnica de base Estación Agroforestal de Camagüey una carreta-remolque con características similares a la fabricada por IMECA. La estructura se adaptó a las condiciones reales de trabajo en la actividad agroforestal.
La propuesta concreta se basa en los siguientes aspectos:
La carreta-remolque debe fabricarse con las mismas dimensiones de alto, ancho y largo que el modelo de IMECA. Sin embargo, se incorporará una tapa trasera basculante para evitar el derrame del material foliar durante el transporte. Esta modificación garantiza una mayor eficiencia en la manipulación de la biomasa.
Se instalará un balcón para facilitar la carga manual de los contenedores llenos de manojos fasciculares. Este balcón podrá cerrarse una vez finalizada la operación, manteniendo un despeje mínimo de 40 cm entre su base y el NTN. El diseño optimiza el proceso de carga y descarga sin comprometer la seguridad.
El sistema de volteo se sujetará en la parte frontal delantera de la carreta. Esta disposición reduce la distancia de recorrido de líquidos, mangueras, tuberías, válvulas y otros componentes. Como resultado, se logra un mayor control y eficiencia técnico-explotativa al acercar estos elementos a la bomba y al sistema de control.
RESULTADOS
⌅Cuantificación de la biomasa aprovechable de copa de Pinus caribaea, en función de la tecnología empleada
⌅La tecnología de aprovechamiento empleada en las empresas objeto de estudio se caracteriza por la entrega a la industria de fustes enteros. Se alcanza una productividad promedio de 17,2 m³ por jornada, lo que equivale a 1491,0 kg de ramas, 934,7 kg de manojos y 722,9 kg de acículas. Estos valores representan 87,0 kg de ramas, 54,7 kg de manojos y 42,5 kg de acículas por cada m³ de madera de fuste.
El contenido medio de masa maderable de los manojos es de 22,1%, mientras que el contenido medio de masa foliar alcanza un 77,9%. La relación media entre masa foliar y masa maderable es de 3,5. Estos datos reflejan la composición predominante de los residuos de copa y su potencial aprovechamiento.
El error medio de muestreo obtenido para cada uno de los parámetros evaluados fue inferior al 10% proyectado, con un rango entre 0,8% y 8,47%. En el caso específico de la biomasa foliar por m³ de madera de fuste acopiado en el acopiadero superior, el error fue de 3,2%. Estos resultados demuestran la precisión del análisis realizado (ver Anexo 1). Vidal (1995)Vidal, A. (1995). Estudio de las posibilidades de aprovechamiento de la biomasa de copa de coníferas de la provincia Pinar del Río [Tesis (en opción al grado científico de Doctor en Ciencias Forestales)]. Universidad de Pinar del Río. obtuvo hallazgos similares en las localidades de Minas de Matahambre, Viñales y Guane, en la provincia de Pinar del Río.
Los residuos maderables de copa de P. caribaea presentan una buena aptitud para la fabricación de aglomerados con cemento, destinados a la construcción de viviendas (Velázquez et al., 2018Velázquez, D., Vidal, A. M., & Rodríguez, J. (2018). Biomassa de copa de Pinus caribaea var. Caribaea para la Producción de aglomerados con cemento (p. 42). Instittuto de Investigaciones Agro-Forestales.). Además, son adecuados para la elaboración de carbón vegetal (Guyat et al., 2018Guyat, M. A., Vidal, A. M., & Rodríguez, J. (2018). Biomasa de copa de Pinus caribaea var. Caribaea para la Producción de carbón vegetal. Informe técnico. La Habana. Instituto de Investigaciones Agro-Forestales, 42.). Estos usos alternativos incrementan el valor económico y la sostenibilidad del aprovechamiento forestal.
Propuesta de Tecnología para el aprovechamiento madera-biomasa de copa
⌅La tala de los árboles se realiza con motosierra Stihl, operada por un motosierrista y su ayudante. Posteriormente, los árboles enteros se acopian en paquetes hasta el acopiadero superior, con tractores acopiadores de esteras como el TDT-55 A o el TT4M, entre otros similares. Este proceso requiere un operador y dos ayudantes (Anexo 3).
El desrame de los árboles enteros se efectúa en el acopiadero superior, también con motosierra Stihl, a cargo de un operador. Los manojos fasciculares se preparan con machete, se envasan en contenedores de 30 kg de capacidad y se cargan manualmente en la carreta del tractor. Para esta etapa, se incorporan dos obreros adicionales a la brigada extractiva (Anexo 3).
El cargue de los paquetes de fustes enteros a los camiones se realiza en el acopiadero superior, con tractores cargadores frontales como el PL-2 u otros equivalentes, con un operador. La transportación de los fustes hacia la industria se lleva a cabo con camiones MAZ 509 y remolques TMZ 9381, manejados por un operador (Anexo 3).
La transportación de los manojos fasciculares y las ramas hasta la planta procesadora se efectúa en carretas-remolques tiradas por tractores sobre neumáticos. Esta operación requiere un operador adicional de tractor. La brigada propuesta puede gestionar tanto el aprovechamiento de la madera como el de la biomasa de copa (Anexo 3).
Para implementar este sistema, es posible incorporar tres obreros adicionales a la estructura tradicional de las brigadas extractivas de madera en la provincia. Otra alternativa consiste en formar una brigada independiente dedicada exclusivamente al aprovechamiento y entrega de manojos y ramas una vez finalizada la extracción del fuste. En ambos casos, la brigada debe incluir un tractor sobre neumáticos con dos carretas-remolques: una para los manojos y otra para las ramas (Figura 1).
CONCLUSIONES
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La biomasa media maderable de copa, de manojos y foliar aprovechable de Pinus caribaea, obtenidas por metro cúbico de madera de fuste acopiada en el acopiadero superior diariamente por parte de las brigadas de aprovechamiento forestal resultó de 87,0 Kg; 54,7 Kg y 42,5 Kg, respectivamente.
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Las cifras descritas anteriormente pueden ser empleadas como indicadores técnicos confiables para la estimación de estas biomasas, a partir del conocimiento de los m3 de madera de fuste que las brigadas de aprovechamiento alcanzan diariamente, como promedio.
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La tecnología propuesta, en sus dos variantes, es adecuada para el aprovechamiento de la biomasa foliar de copa para la obtención de aceites esenciales y extracto alcohólico bioactivo, en función con el nivel actual de mecanización existente.
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Las adaptaciones propuestas efectuar a la carreta-remolque producida por IMECA para la transportación de los manojos fasciculares y de la biomasa maderable de copa hasta las plantas de procesamiento son de fácil ejecución en cualquier taller de la provincia.
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La biomasa maderable de copa, material residual obtenido en el aprovechamiento del follaje, puede emplearse como parte del potencial de portadores energéticos requerido por la planta propuesta para la obtención de extracto alcohólico bioactivo y aceites esenciales.