Analisi dendrometriche fondamentali

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1 Esame di Gestione delle Foreste e dei Parchi, insegnamento di Misure e tecnologie forestali (parte di misure) AA Una parte del materiale riprodotto è relativo al corso di "Dendrometria e Selvicoltura" del Prof. Carlo Urbinati, SFA UNIVPM-Ancona Dott. Rodolfo Picchio 7 cfu 56 ore di lezioni frontali Dipartimento di Scienze e Tecnologie per l Agricoltura la Natura le Foreste e l Energia [email protected] Analisi dendrometriche fondamentali Rapporto di snellezza h/d mediante rilievi diretti o da curva ipsometrica 1

2 Analisi dendrometriche fondamentali altezza media secondo Lorey Media ponderata delle altezze degli alberi modello applicando ad ogni altezza un peso uguale all area basimetrica del corrispondente albero Analisi dendrometriche fondamentali altezza media secondo Lorey ESEMPIO: Calcolare in aula!! D (cm) H (m)

3 Analisi dendrometriche fondamentali Altezza dominante parametro indice di fertilità (da preferire all altezza media) per boschi coetanei media aritmetica h delle 100 piante di più grandi dimensioni diametriche per ha (H d100 ) N = 100S si preferisce h d ad h m come indice di fertilità perché diradamenti fanno variare d g e h g escludere piante marginali e piante che fanno parte di un ciclo differente per boschi disetanei statura di Susmel: media aritmetica h delle 3-4 piante più alte per ha Lo studio degli anelli è intersse della Dendrometria, Tecnologia del legno, Dendrocronologia, Dendroclimatologia, Fisiologia, Ecologia, ecc. 3

4 Ritmi di accrescimento di conifere e latifoglie in climi temperati e freddi Vari aspetti differenziazioni cromatiche e anatomiche legno primaticcio o primaverile legno tardivo o autunnale falsi anelli ecc. 4

5 Trivella di Pressler Detta anche Sonda Incrementale. Viene utilizzata per prelevare campioni nei tronchi, al fine di valutare età, crescita, salute dell'albero, influssi negativi da inquinamento, densità del legno. Trivella di Pressler: Componenti principali di una trivella astuccio cilindrico cavo estrattore trapano Impugnatura in acciaio, trivella a doppio filetto in acciaio ad alta resistenza, estrattore con copertura al teflon. Costo variabile da 200 a 500 5

6 La trivella è un modo facile non distruttivo per campionare su alberi vivi e morti. estrattore con carotina 6

7 Carotare può essere lavoro duro. Non carotare il legno marcio! L'obiettivo è di arrivare centro dell'albero 7

8 Il problema più comune incontrato la prima volta è avviare la trivella in modo corretto. È importante l angolo costante tra pianta e trivella. La punta della trivella deve essere sempre bene affilata e non danneggiata 8

9 Dopo l estrazione introdurre correttamente la punta dentro il contenitore. Quando un pezzo di carotina rimane inceppato mai usare oggetti metallici ma sempre legni duri. Affilare con cura, meglio se si usa la pietra e/o affilatrici adatte 9

10 La punta della trivella con tessuto o panno morbido. Per lo sporco tenace (resina, tannini) olio lubrificante non aggressivo (tipo quello delle armi). Attenzione a non ferirsi: la punta è tagliente!!! Applicare poche gocce di olio sulla pietra con estremità appuntita e strofinare leggermente. La sabbia abrasiva può essere usata per levigare ed affilare le punte Pulizia e manutenzione 1. Montare la carotina sul supporto in modo corretto. Non invertire il senso di crescita. 2. Il supporto deve essere adeguato agli scopi.. Inserire le informazioni. (Specie, data, num, posizione, coordinate, ecc) 10

11 1. Montare la carotina in modo semipermanente. 2. Sistema importante per confrontare I campioni (crossdatazione visuale.) La pulizia della superficie può essere effettuata in diversi modi. 1. Carta vetro 2. Marcatura per evidenziare meglio gli anelli (es.: gesso per le conifere, inchiostro (coloranti) per alcune querce) 3. Lame taglienti 11

12 Misurazione in laboratorio Misurazione in laboratorio 12

13 Misure al centesimo di mm In direzione perpendicolare all ampiezza Specie e anelli diversi Conifera Porosità diffusa Anello poroso 13

14 Specie e anelli diversi Legno tenero (conifera) Legno duro Porosità diffusa (latifoglia: faggio, pioppi, ciliegio) Legno duro Anello poroso (latifoglia: rovere, farnia, cerro, roverella, robinia) Attenzione!!: Su legni duri la trivella può rompersi!!! Specie e anelli diversi Falso anello (es. Pino d Aleppo) Le cellule che conducono al falso anello diminuiranno gradualmente nella forma e gradualmente aumenteranno di nuovo come cellule tipiche del legno primaverile 14

15 Altezza di crescita totale 21/05/2014 Esempio di rappresentazione grafica (non sempre necessaria in dendrometria.) Accrescimento legnoso negli alberi Diametro di crescita 15

16 Importante: 1. In analisi auxometriche o dendrocronologiche tenere presente che gli anelli prossimi al centro sono di epoche remote. 2. Quelli periferici sono più giovani e recenti. Per carotine di modeste lunghezze. Martello Incrementale Costituito da una impugnatura e da un martello. Il martello da un lato reca la fustella di circa 3 cm con la parte distale affilata e dalla parte opposta un pistoncino che consente di estrarre la piccola carotina. Strumento utile per estrarre gli ultimissimi anni di vita della pianta Costo circa

17 Spessimetro Strumento per la misura dello spessore della corteccia. La scala da 0 a 5 cm è millimetrata ed indicata sull'asta. Costo circa 90 Cubatura del legname in catasta 17

18 Assortimenti legnosi Qualche esempio fascina <3 cm. Lunghezza circa 1 m legna da ardere >3 cm <15 cm L. circa 1 m tronchettame >15 cm <30 cm. L > 2 m variabile tondelli da cellulosa >15 cm L > 2 m tronco da lavoro >30 cm. L > 2 m Gli assortimenti permettono di procedere al calcolo analitico del prezzo di macchiatico, cioè dei costi sostenuti per ricavarne ciascuna quantità unitaria (q di fascina, q di legna o m 3 di tondame da opera) Esempio: Assortimenti legnosi Le misurazioni sono regolati dalle NORME LEGNO TONDO E SEGATI UNI ISO /07/84 Segati di conifere. Dimensioni. Metodi di misura. La norma ISO 737 (edizione apr. 1975) è stata adottata senza varianti nella presente norma italiana. Stabilisce i metodi di misura dello spessore, della larghezza, della lunghezza e del volume dei segati di conifere. Si applica ai segati di conifere non piallati, sia refilati sia non refilati. Metodi di misura. Riferimenti: UNI ISO

19 Assortimenti legnosi Cubatura del legname in catasta legna da ardere, tondello da cellulosa e da triturazione venduti in cataste prismatiche in base a volume apparente (perché comprende anche i vuoti) metro stero volume catasta di 1 x 1 x 1 m (lunghezza x larghezza x altezza). Non riconosciuto come unità di misura internazionale i vuoti presenti nella catasta dipendono da regolarità dei singoli pezzi, dalle loro dimensioni e dalle capacità dell operatore che ha allestito la catasta (onestà) 19

20 Cubatura del legname in catasta Determinazione del volume legnoso Il problema è determinare il volume reale (V r ) o il peso reale (P r ) del legname in catasta Si opera su campioni con: 1. Metodo geometrico 2. Metodo delle pesate 3. Metodo dei punti di controllo 4. Metodo indiretto Cubatura del legname in catasta In Basilicata, Campania, Calabria la legna da ardere viene accatastata e spesso venduta a volume sterico. L unità di misura è la: canna volume apparente (L x H x P): 1 x 1,10 x 4 m, pari a circa q per querce (cerro, roverella, leccio) 20

21 Cubatura del legname in catasta: calcolo del volume reale Per la trasformazione del volume apparente in volume reale occorre moltiplicare il volume apparente per un coefficiente (di riduzione o di trasformazione della catasta) che viene calcolato con metodi diretti e indiretti su campione rappresentativo Cubatura del legname in catasta: calcolo del volume reale Metodo geometrico Adatto solo per tondelli (conifere) e tronchetti (faggio e castagno) dritti e regolari Si determina il rapporto tra V reale e V sterico di un campione della catasta V reale = volume di un campione di catasta calcolato con formula della sezione media Il volume reale della catasta (V r ) è dato dal rapporto campionario per il volume sterico della catasta (v r ) 21

22 Cubatura del legname in catasta: calcolo del volume reale Metodo geometrico (segue..) Calcolo volume su un campione rappresentativo con sezione mediana 1. difficoltà a misurare sezione mediana su pezzi di legna di forma irregolare 2. va bene quando i pezzi sono di forma cilindrica (tondelli di conifere e tronchetti di latifoglie di forma tendenzialmente cilindrica) Cubatura del legname in catasta: calcolo del volume reale Metodo delle pesate dove: P peso della partita di legna ρ massa volumica della specie legnosa pesata massa volumica da determinare in laboratorio su campioni provenienti dalla partita di legname o stima su tabelle 22

23 Cubatura del legname in catasta: calcolo del volume reale Metodo dei punti di controllo si dispone nastro metrico diagonalmente alla catasta e si sonda a distanze regolari presenza punti pieni (N p ) e punti totali esaminati (N t ): (b) coefficiente di trasformazione volume sterico come rapporto fra numero pieni e numero totale Cubatura del legname in catasta: calcolo del volume reale Metodo dei punti di controllo Sondare diagonalmente nella catasta a distanze prestabilite, la presenza di punti vuoti (N v ) e punti pieni (N p ) N v + N p = N tot N p /N tot = b = coeff. di trasformazione Metodo utilizzato in paesi per assortimenti molto regolari (tronchetti di conifere) perché tende a sovrastimare Es: N p = 15; N t = 30; b = 0,5 Catasta 5 mst V r = 0,5 x 5 = 2,5 m 3 23

24 Cubatura del legname in catasta: calcolo del volume reale Metodo indiretto prevede determinazione del volume reale del campione mediante immersione in acqua (sfrutta il principio di Archimede) e poi calcolo rapporto: detto coefficiente di volume della catasta o coefficiente sterico Cubatura del legname in catasta: calcolo del volume reale Metodo indiretto prevede determinazione del volume reale del campione mediante immersione in acqua (in xilometro) e poi calcolo rapporto: detto coefficiente di volume della catasta o coefficiente sterico 24

25 Cubatura del legname in catasta: calcolo del volume reale Xilometro (o silometro) Strumento per il calcolo preciso del volume: di assortimenti legnosi di piccole dimensioni e di forma irregolare; della corteccia Formato da due cilindri a) contenitore materiale; b) tubo aperto in alto, trasparente e graduato. Cubatura del legname in catasta: calcolo del volume reale Xilometro (o silometro) Il volume del materiale introdotto è V r = V 2 -V 1 Calcolato il (V r ) dei campioni si determina il coeff. di volume (μ) e si moltiplica per il volume sterico dell inetra partita di legna per calcolare il volume reale 25

26 Cubatura del legname in catasta: calcolo del volume reale Esempio Data una catasta di 500 metri steri si calcoli il suo volume realesapendo che 3 campioni di 1 metro stero ciascuno, immersi in uno xilometro, hanno il seguente volume: 0,545 0,575 0,630 m 3. Il volume reale dell intera catasta è: Cubatura del legname in catasta: variazione del coefficiente di volume Variabilità di μ in funzione di: specie; dimensione dei pezzi; tipo di assortimenti; lunghezza; forma; scabrosità; capacità dell operatore. μ aumenta con il diametro dei pezzi che costituiscono la catasta In pezzature da 3 a 23 cm di diametro in conifere μ = 0,5 0,76 in latifoglie μ = 0,36 0,72 26

27 Cubatura del legname in catasta: variazione del coefficiente di volume con tondelli cilindrici accatastati uno sull altro μ = 0,7854 (cerchio inscritto in un quadrato) Cubatura del legname in catasta: variazione del coefficiente di volume con tondelli cilindrici accatastati sfalsati fra di loro in modo da utilizzare al massimo lo spazio disponibile μ = 0,9069 (cerchio inscritto in un esagono) 27

28 Cubatura del legname in catasta: variazione del coefficiente di volume 1. m risulta variabile fra 0,5 e 0,6 per legna da ardere 2. m aumenta all aumentare del diametro 3. m 0,65-0,75 per tronchetti di conifere e pioppo 4. pezzi grossi spaccati in 2 parti volume catasta aumenta 10-15% 5. pezzi grossi in 4 parti volume catasta aumenta 20-30% Volume della corteccia quella di sughera venduta a peso cubatura per sezioni prima (V cc ) e dopo scortecciatura (V sc ) V c = V cc V sc con sezione mediana si toglie anello di corteccia solo a ½ di h 28

29 Volume della corteccia percentuale di corteccia: se si vuole evitare il calcolo del volume: per piante in piedi (formula speditiva e approssimata): dove sp: spessore corteccia Volume della corteccia 1. lo spessore della corteccia aumenta con l età e con il diametro 2. % corteccia maggiore in piante giovani rispetto a piante adulte della medesima specie 3. spessore corteccia decresce dalla base alla vetta della pianta 4. in stazioni fertili è più sottile 5. specie eliofile percentuale di corteccia maggiore % piante giovani e 20% piante adulte. Es.: pino d Aleppo, larice, pino marittimo 6. specie tolleranti l ombra percentuale di corteccia minore % piante giovani, 8-10% piante adulte. Es.: faggio, abete bianco, abete rosso 29

30 Volume della corteccia Strumenti per la misura dello spessore della corteccia: spessimetri 30

31 Peso-Volume legno Densità o Massa volumica massa su unità di volume Peso specifico rapporto fra densità di una sostanza e densità dell acqua distillata a 4 C A 4 C densità massima pari a 1 (g/cm 3 ) Peso specifico come rapporto fra due densità quindi adimensionale Nel commercio del legno peso espresso in quintali e volume in metri cubi Peso-Volume legno Massa volumica e umidità del legno Il legno è un materiale igroscopico Variazioni di umidità determinano variazioni di peso Variazioni di volume quando umidità <30-32% e cessione o assorbimento di acqua riguarda pareti cellulari 31

32 Peso-Volume legno Specie legnosa M vol stato fresco M vol commerciale (15%) Abete bianco A. Rosso Cipresso Douglasia Pino domestico Pino nero Tasso Massa volumica e umidità del legno Acero montano A campestre Betulla Carpino bianco Castagno Cerro Ciliegio Faggio Pioppi euroamericani Peso-Volume legno 32

33 Peso-Volume legno Massa volumica (intervalli indicativi ad umidità normale 12%) Legni leggeri = ( ): Abete bianco, A. rosso, Pino insigne, Pioppi, Salici Legni medi = ( ) Cipresso, Larice, Pino silvestre, Aceri, Betulla, Castagno, Frassino, Ontano, Olmo, Tiglio Legni pesanti = ( ): Tasso, Carpini, Cerro, Faggio, Farnia, Robinia, Rovere Legni molto pesanti? > 900: Leccio, Olivo, Sughera Peso-Volume legno umidità del legno (u) espressa in % e in rapporto al peso anidro (o secco): dove: ρ u peso del legno allo stato fresco (non stagionato) ρ o peso del legno allo stato anidro (o secco) Non tenore idrico (W): 33

34 Potere calorifico diminuisce 21/05/2014 Es.: Variazione del pci (kj g -1 )in funzione dell umidità (U) e tenore idrico (W) Aumenta il contenuto di acqua Peso-Volume legno umidità legname allo stato fresco: massimo volume raggiunto dal legno umidità normale: 12% se riferita a peso secco a 20 C e 65% di umidità relativa stato anidro: assenza di acqua sia nei pori che nelle pareti cellulari, minimo peso e minimo volume (laboratorio!) Contenuto umidità: 1. legname stagionato: <18-20% 2. umidità commerciale: 15% 3. legname essiccato artificialmente (variabile): 8-15% 34

35 Peso-Volume legno massa volumica allo stato fresco massa volumica ad umidità normale (ρ 12 ) espressa in g/cm 3 Ma anche kg/m 3 q/m 3 massa volumica allo stato anidro Peso-Volume legno le specie forestali sono caratterizzate da massa volumica differente variabilità si riduce in soprassuoli vegetanti in condizioni affini massa volumica: variabile con età piante e con duramificazione maggiore nei toppi di base variabile con spessore anelli variabile lungo il raggio 35

36 Peso-Volume legno Densità basale (D b ) o Bulk density Usata per il commercio di legname da triturazione (Es.: cippato). Sempre inferiore alla massa volumica perché è un rapporto fra minimo peso e massimo volume. in g/cm 3 Per biomasse da energia conviene considerare il peso fresco per il trasporto Peso-Volume legno Conversione da metro stero a metro cubo 36

37 Peso-Volume legno Conversione da volume a peso si pesa il lotto di legno oppure si pesa campione rappresentativo (ρ) e si determina volume (v): se pezzi di forma irregolare per calcolo volume campione metodo xilometrico oppure principio di Archimede (quando immergiamo un corpo in un liquido questo riceve una spinta dal basso verso l alto equivalente al peso del liquido spostato): dove: V l volume legno immerso V l Volume liquido spostato ρ l densità liquido (con acqua distillata 1 cm 3 = 1 g; 1 dm 3 = 1 kg) Cubatura segati ed asciati Il legname segato (vari assortimenti di tavole) viene venduto a volume classificazione dei segati 1. refilati a spigoli vivi e paralleli V = s h 2. refilati a spigoli vivi e non paralleli non refilati dove s è superficie sezione mediana oppure si applica sezione media V = s h 37

38 Cubatura segati ed asciati 3. non refilati V = Larghezza x Spessore x Altezza larghezza misurata a ½ di h su faccia più stretta e sotto corteccia Cubatura segati ed asciati travi segati con sezioni trasversali uguali o prossime al quadrato classificazione sulla base del tipo di lavorazione subita 1. travi a spigoli vivi e paralleli 2. travi segate parallelamente solo su due facce 3. travi a spigoli vivi e non paralleli (teorico) in 1. Volume dato da prodotto superficie sezione per lunghezza in 2. Si applica sezione mediana in 3. Si tratta di tronchi di piramidi V = ⅓ So + St + So + St h 38

39 Cubatura segati ed asciati Cubatura travi squadrate (UNI 3517) di uso corrente in carpenteria (4 facce piane con tratti con smussi) uso Fiume squadratura parallela per tutta la lunghezza della trave uso Trieste (quasi tutte le travi si chiamano così!!) squadratura quasi parallela (fino ad 1/3 della lunghezza) poi asseconda rastremazione tronco e in punta può conservarsi rotondità originaria uso Cadore squadratura che segue rastremazione del tronco fin dalla base Cubatura segati ed asciati 39

40 Cubatura segati ed asciati La cubatura si basa su tre grandezze fondamentali: Diametri (D1 e D2); Spessori (L1 e L2); Corde (t1, t2, t3 e t4) Cubatura segati ed asciati V = K D L h 1. Formula di Hauska k = 0,8 per travi lavorate k = 0,75 per travi sommariamente lavorate D ed L medie rispettivamente diametri e spessori 2. Formula di Schiffel V = (L2 - t2) h (per travi con smussi ridotti) L = media due spessori t = media quattro corde degli smussi entrambe le formule considerano la superficie della sezione a ½ di h 40

41 Cubatura segati ed asciati 3. Formula commerciale (+ usata!) V = (L1 base L2 base) h errore positivo perché sezione presa alla base e non a ½ di h, quindi non considera rastremazione, e considera pieni anche gli smussi porta a errori di cubatura grossolani!! Cubatura segati ed asciati Normative 1) In assenza di dispositivi valgono I singoli contratti stipulati tra le parti. 2) Camera di commercio è delegata a pubblicare gli usi e le consuetudini commerciali I metodi migliori sono quelli degli Enti di Unificazione 1) UNI ( funzioni tecnico-consultive non di polizia), DIN, AFNOR 2) Tutte fanno parte dell Organizzazione Internazionale Standard (ISO) Legnami tropicali 1) Associazione Tecnica Internazionale per il Legno Tropicale (ATIBT) 41

42 Cubatura segati ed asciati NUOVE Normative (Alla voce catalogo. Organo tecnico legno ) Le più importanti nella cubatura UNI EN :2006 Legno tondo e segati - Metodo di misurazione delle dimensioni. Parte 2: Legno tondo - Requisiti per la misurazione e regole per il calcolo del volume UNI EN 1312:1999 Legno tondo e segati - Determinazione del volume di un lotto di segati di legno. 42