FOREST – Aplicación WEB para el análisis y simulación del aprovechamiento de la madera

Resumen

Partiendo de la baja eficiencia en el aprovechamiento de
la madera en bosques de Pinar del Río, la escasa
utilización de las nuevas tecnologías y la no
integración entre las diferentes materias que permitan
lograr una eficiente gestión, se elaboró una
aplicación Web para la simulación, procesamiento y
toma de decisiones en el aprovechamiento de la madera en
plantaciones, que constituye una herramienta de trabajo en el
entorno empresarial y en el proceso educativo de estudiantes de
la carrera de Ingeniería Forestal.

La aplicación (FOREST) está
soportada sobre Microsoft Visual Studio 2008, utiliza C# como
lenguaje, y Access como sistema gestor de bases de datos.
Está integrada por tres módulos de trabajo:
Evaluación del potencial de madera, costos del sistema de
aprovechamiento y análisis financiero de todo el
proceso.

La evaluación del potencial de madera en pie
permite a partir del inventario de un área seleccionada y
la aplicación de los niveles de precio y los
volúmenes de los surtidos de madera en el mercado, conocer
el valor del bosque. En el análisis de los costos de
aprovechamiento se define cuanto cuesta el proceso de cosechar la
madera y colocarla en la industria. En la fase del
Análisis financiero se calculan indicadores
económicos que permiten definir la viabilidad
económica y la rentabilidad de la inversión, y a
partir de los resultados obtenidos facilita la toma de
decisiones.

Este trabajo es una síntesis de la tesis de
maestría del Ing. Martínez Cantón.
[7]

Palabras claves: Cosecha, potencial de madera,
aprovechamiento forestal, eficiencia económica, costos
unitarios, costos de explotación, valor actual neto,
periodo de recuperación.

ABSTRACT

On the basis of the low efficiency in the use of wood in
forests of Pinar del Rio, the limited use of new technologies and
the integration between the different subjects to achieve an
efficient management, was developed a Web application to the
simulation processing and decision making in the use of wood in
plantations, which is a working tool in the business environment
and in the learning process of students of forestry engineering.
The application (FOREST) is supported on Microsoft Visual Studio
2008, uses C# as a language, and Access as a database management
system. It is composed of three modules of work: Assessment of
the potential of wood, Costs of the system of management and
Financial analysis of the process. The assessment of the
potential of lumber insight from the inventory of a selected area
and the application of price levels and volumes of the assortment
of wood in the market, the value of the forest. The analysis of
the costs of use defines how much the process of harvesting wood
and places it in the industry. In the phase of the financial
analysis are calculated economic indicators that allow to define
the economic viability and profitability of investment, and from
the results facilitates decision-making. This work is a synthesis
of the Martinez Cantón master's thesis. [7]

Keywords: harvest, potential of wood, forest
exploitation, economic efficiency, unit costs, cost of
exploitation, net present value, recovery period.

Introducción

El sistema de aprovechamiento de la madera es la
combinación de máquinas y herramientas, obreros
(operadores y ayudantes) y métodos de cosecha para
realizar las diferentes operaciones que posibilitan que la madera
cortada llegue a la industria para su transformación. En
la medida que se sea capaz de hacer una mejor elección
habrá mayores beneficios económicos, ambientales y
sociales.

El costo del sistema de aprovechamiento es la forma
más general de medir la eficiencia de un aprovechamiento.
Este cálculo incluye indicadores como la productividad, el
rendimiento, el consumo de energía por unidad producida,
dando la posibilidad que podamos planificar todos los recursos
necesarios para el proceso y además nos permita simular y
seleccionar alternativas que resulten más convenientes. En
la medida que podamos hacer un aprovechamiento con mayor
eficiencia, en esa misma medida la rentabilidad de la empresa se
incrementará y tendrá más posibilidades de
triunfo. Este aspecto es abordado en varias investigaciones
realizadas por FAO [4], Sessions et-al. [9], Stokes
et-al. [10], Greene et-al. [5], Dykstra [3]
y Lanford et-al. [6].

Los citados autores han trabajado la temática
abordada de forma no integradora. Se puede citar la
publicación realizada por Cabrera [1], que aborda
lo relacionado con el valor del bosque en pie, otros autores como
Sessions 1992 [8], Cándano 1998 [2], entres
otros, publicaron trabajos direccionados para la
evaluación de los costos del aprovechamiento, faltando el
análisis integral que permita relacionar valor de la
madera en el bosque y los costos de los sistemas de
aprovechamiento para determinar la magnitud de los criterios
económicos como la relación costo-beneficio, el
valor neto actual y tomar decisiones si es favorable o no
realizar el aprovechamiento de madera en función de los
costos del proceso y el ingreso neto de las empresas por la venta
de la producción.

A pesar de no tener grandes extensiones, el
fomento de los bosques en Cuba en las últimas
décadas es notable, la cobertura forestal es
aproximadamente la cuarta parte del territorio.
Simultáneamente se aprecia un incremento anual en los
volúmenes de madera a aprovechar y este aprovechamiento ha
sido un reflejo de lo ocurrido en el plano internacional
referente al nivel de impactos negativos que han empobrecido a
los ecosistemas forestales. [1].

A tales efectos, y partiendo de la
situación problemática dada por la baja
eficiencia del aprovechamiento de madera en plantaciones de Pinar
del Río, se propone una herramienta de trabajo para
ser utilizada en un entorno empresarial y en el proceso educativo
de estudiantes de la carrera de Ingeniería Forestal, que
permita la simulación, procesamiento y toma de decisiones
para la planificación del aprovechamiento de la madera en
plantaciones. Para ello se diseñó una base de datos
para el procesamiento de datos de inventarios, así como la
información relacionada con la productividad de las
operaciones, los costos de explotación o
utilización de las máquinas y los costos de
construcción de caminos, y se diseñó a
demás una aplicación Web que permite: suministrar
herramientas de edición, visualización y de
intercambio de información, estimar el valor del potencial
de madera en pie, a partir de las informaciones registradas en el
inventario de campo y el precio actual de la madera en el
mercado, calcular los costos de las tecnologías de
aprovechamiento forestal, así como los costos de
construcción de caminos y costos unitarios, optimizar los
costos de los sistemas de cosecha de la madera, a partir de las
diferentes operaciones y actividades, y aplicar indicadores
económico-financieros que permitan definir la viabilidad
económica y la rentabilidad de la inversión, y a
partir de los resultados obtenidos facilitar la toma de
decisiones, es decir, invertir o no en el proyecto, seleccionar
otra área a aprovechar ó disminuir los costos de
aprovechamiento.

Materiales y
métodos

Para el desarrollo de la herramienta propuesta
(FOREST), se decidió la utilización de una
aplicación Web como soporte para la interfase, y un
sistema de gestión de bases de datos relacional para el
procesamiento de la información que utiliza el sistema.
Como entorno de desarrollo se seleccionó Microsoft Visual
Studio 2008 y el framework para aplicaciones Web ASP.Net. Como
lenguaje de programación se decidió por C#, siendo
el lenguaje diseñado por Microsoft para su plataforma .NET
y como sistema de gestión de bases de datos se
utilizó el Microsoft Access.

La página principal de FOREST cuenta con una
barra de herramientas formada por botones que permiten realizar
diferentes funciones o prestaciones de la aplicación
(administrar sistema, cambio de clave de usuario, cambio de
sesión, copia de seguridad, restaura de información
y ayuda del sistema, entre otros), y por tres
botones-imágenes que representan los tres módulos
de trabajo de la aplicación, cada uno de los cuales cuenta
con un menú de opciones y una ayuda en
línea.

Evaluación del potencial de
madera.

Para la evaluación del potencial de madera en
pie, se actualizan los nomencladores de surtidos y especies de
madera. Para los efectos del aprovechamiento es muy útil
contar con la información del volumen de madera por
surtido, y para eso hay que auxiliarse de una tabla (tabla de
surtidos) hecha para este fin. Cada árbol según su
clase de diámetro tiene un porcentaje de madera que se
corresponde con un tipo de surtido. En dependencia de las
exigencias del mercado o la industria, el fuste de los
árboles puede utilizarse para trozas destinadas a la
industria del aserrío (Trozas 1 y Trozas 2), puede
venderse como madera rolliza para usos diversos, para
leña, entre otras opciones. Cada tipo de surtido tiene un
precio dado y es muy importante poder hacer una buena
clasificación para poder vender a los mejores
precios.

A partir de la información procedente del
inventario al área previamente seleccionada, se actualizan
aquí las características generales (área
total, cantidad de parcelas, área de una parcela y factor
o coeficiente de forma) y las características
específicas (clase diamétrica, cantidad de
árboles por clase y altura promedio comercial).
Aquí se calculan el volumen de cada árbol, volumen
por parcela, volumen por hectárea y el volumen total del
área a aprovechar. Con la tabla de surtido se calcula el
volumen para cada surtido del volumen total. Cada surtido tiene
su precio; si multiplicamos cada volumen por surtido por su
precio, obtenemos el valor de la madera en pie por
hectárea. En la figura 1 se muestra un ejemplo de resumen
del volumen de madera por surtido en una plantación, y en
la figura 2 se muestra el resultado final de la evaluación
del potencial de madera, que brinda la aplicación.
(Considerar que los datos no son reales).

Fig. 1. Interfaz de usuario. Resumen del volumen
de madera por surtido.

Fig. 2 Interfaz de usuario. Reporte del resultado
final de la evaluación del potencial de madera.

Costo del sistema
de aprovechamiento

El módulo de costos del sistema de
aprovechamiento consiste en realizar una secuencia de operaciones
que permiten calcular el costo de todo el proceso de
aprovechamiento, incluyendo una optimización de dicho
costo.

Costos de explotación.

Primeramente se realiza una evaluación
tecnológica explotativa del equipamiento, que permite
calcular el costo de explotación o utilización de
las máquinas, así como su rendimiento. Para ello
actualizamos el nomenclador de equipos, es decir, todos los
recursos y tecnologías de las cuales se vale el proceso de
aprovechamiento en cada una de las operaciones. Esto abarca todas
las herramientas de corte (sierras, motosierras, etc), de
extracción (buldózer, tractores, etc), herramientas
de carga y transporte (tractores, camiones, etc), y otras. Por
costos de explotación entendemos costo de propiedad o
fijo, costo de operación y costo labor o de mano de obra.
En los costos fijos se incluyen los costos de
depreciación, los cotos de interés, los costos de
impuestos, los costos por seguro y los costos de
protección de las máquinas. Los costos de
operación incluyen los costos de funcionamiento de las
máquinas y abarca los costos de combustible, los costos de
lubricantes, los costos de reparación y mantenimiento y
los costos de otros materiales que se utilizan en el proceso
productivo. Por último, los costos de labor comprenden los
salarios directos que reciben los operadores de las
máquinas y los ayudantes, adicionando a estos los costos
indirectos de las cargas sociales, como beneficios,
supervisión y seguridad. En la figura 3 se muestra un
resumen de los costos de explotación de algunas
máquinas.

Fig. 3. Interfaz de usuario. Resumen de los
costos de explotación del equipamiento.

Costos de construcción de caminos y patios de
carga.

El concepto de costos de caminos y patios de carga
(acopiaderos), está referido a los que cuesta construir
los caminos y patios de carga. Aquí se definen
además las actividades a desarrollar durante el proceso de
aprovechamiento (planificación, limpieza de faja,
terraplén, formación, drenaje, perfilado y patios
de carga), las sub-actividades dentro de cada actividad y la
normativa, y se recalculan los costos de propiedad,
operación y labor. En la figura 4 se muestra un ejemplo
del reporte de costos de caminos para la actividad de perfilado,
y en la figura 5 se muestra un reporte resumen de todas las
actividades.

Fig. 4. Interfaz de usuario. Resumen costos de
caminos para la actividad de perfilado.

Fig. 5. Interfaz de usuario. Resumen costos de
caminos por actividad.

Costos unitarios.

El concepto de costo unitario, está referido a
los que cuesta realizar el proceso de aprovechamiento por unidad
de producción. Estos costos se estiman dividiendo el costo
de explotación de las máquinas por el rendimiento
de estas en las diferentes operaciones que incluye el corte de la
madera, la extracción hasta los patios de carga
superiores, la carga y descarga de la madera, el transporte hasta
la industria o centros de consumo y la construcción de
caminos y patios de carga. Aquí se definen además
las operaciones a desarrollar durante el proceso de
aprovechamiento (tala, desrame, troceado, extracción,
carga, transporte y construcción de camino y patios de
carga).

Fig. 6. Interfaz de usuario. Actualización
costos unitarios para la operación Tala con
motosierra.

Fig. 7. Interfaz de usuario. Resumen costos
unitarios por operación y costo total del sistema de
aprovechamiento antes de la optimización.

Una vez calculado el costo del sistema de
aprovechamiento, la aplicación da la posibilidad de
optimizar el mismo. El criterio de óptimo está en
el mínimo de la suma del Costo de construcción de
caminos y Costo de arrastre). Para eso se utilizó una
interacción entre las la expresión para calcular el
costo unitario de arrastre (1) y el costo unitario de caminos y
patos de carga (2):

La distancia promedio de arrastre que aparece en la
expresión (3), contiene el espaciamiento promedio entre
caminos (S) y el espaciamiento promedio entre patios (L).
Entonces el costo de costo de caminos y el costo de arrastre
estarán determinados por estas dos variables. Como son
muchas las posibles interacciones, se creó un algoritmo
que posibilitara automatizar estos cálculos y determinar
el espaciamiento promedio óptimo entre caminos y entre
patios de carga, y a su vez una distancia de arrastre que logra
un costo mínimo para ambas operaciones. Ver ejemplo en la
figura 8.

Una vez calculado el criterio óptimo, se
sustituyen los valores obtenidos y se recalculan el costo del
arrastre y el costo de construcción de caminos y patios,
lo que supone una disminución en el costo del sistema de
aprovechamiento, como se muestra en la figura 9.

Fig. 8. Interfaz de usuario. Cálculo de
valores óptimos.

Fig. 9. Interfaz de usuario. Resumen costos
unitarios por operación y costo total del sistema de
aprovechamiento después de la
optimización.

Suponiendo que el volumen comercial para el área
a aprovechar sea de 214.50 m3/ha, el costo del sistema de
aprovechamiento a utilizar será de 2 271.47 $/ha, al
multiplicar 10.5896 $/m3 * 214.50 m3/ha. Después de
optimizar el costo, el resultado debe ser inferior, es decir, 2
191.74 $/ha, lo que equivale a un ahorro de 79.73
$/ha.

Análisis
financiero

El tercero y último módulo de trabajo es
el análisis financiero que consiste en calcular
indicadores económicos que permitan definir la viabilidad
de la inversión. Es decir, si ya se tiene el valor del
potencial de madera en pie, y se tiene el costo del sistema de
aprovechamiento, se aplican indicadores económicos que
permitan si es viable invertir o no, si es necesario seleccionar
otra área a aprovechar o si es necesario reducir los
costos de aprovechamiento.

Este análisis incluye actualizar la
depreciación del equipamiento a utilizar y el valor de la
inversión inicial; y comprende además el
cálculo del valor actual neto (VAN), el período de
recuperación de la inversión (PRA) y la
relación costo-beneficio (C/B).

En la figura 10 se muestra un ejemplo en el que se
considera analizar un área de 100 ha en un tiempo de
aprovechamiento de 5 años (recordar que los ejemplos no
son reales). Un primer análisis permite definir un estado
de resultados o estado de ingreso y gastos, y en la figura 11 se
muestra un desglose de toda la información durante los 5
años de aprovechamiento, a partir del cual se calculan los
indicadores económicos.

A partir de los resultados obtenidos, la
aplicación hace un análisis de estos, considerando
si según el VAN, el proyecto es o no económicamente
viable; si según el PARA, el proyecto recupera o no su
monto inicial antes del tiempo de aprovechamiento planificado, y
si es o no rentable según la relación entre
ingresos totales y gastos totales.

Fig. 10. Interfaz de usuario.
Análisis financiero de la inversión.

Fig. 11. Interfaz de usuario. Análisis
financiero de la inversión.

Conclusiones

Con la utilización de la herramienta propuesta se
obtienen beneficios de carácter social, económico y
ambiental. Desde el punto de vista social, esta herramienta
permite la preparación de los futuros ingenieros
forestales en una visión integradora del proceso de
aprovechamiento, que les proporcionará un mayor dominio en
su gestión empresarial y posibilita realizar una
simulación del proceso de aprovechamiento antes de
planificar, permitiendo seleccionar la mejor alternativa de
acuerdo con las condiciones actuales del país, siempre en
beneficio de la sociedad. Desde el punto de vista
económico, permite minimizar el costo del sistema de
aprovechamiento, garantizando un costo mínimo y un aumento
en la rentabilidad del sistema, y la simulación del
proceso de aprovechamiento permite reducir la cantidad de
recursos a emplear. Y como impacto ambiental, esta
aplicación permite definir la densidad apropiada de
caminos y patios de carga, es decir, la cantidad de caminos y
patios necesarios para aumentar la eficiencia del aprovechamiento
y la simulación del proceso de aprovechamiento contribuye
a disminuir el uso indiscriminado de la tecnología y
evitar la deforestación.

Bibliografía

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  Agricultural Engineers, pp. 24.

Autor:

José Luís Martínez
Cantón1,

Fidel Cándano Acosta2,

Yudel García Quintana3

1 Ingeniero Matemático, Banco Financiero
Internacional S.A., Pinar del Río, Cuba,

2 Dr. en Ciencias Forestales, Pinar del Río,
Cuba.

3 Dr. en Ciencias Forestales, Universidad de Pinar del
Río (UPR), Cuba,