Parte 3 a.a. 2012/2013. web:

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1 UTILIZZAZIONI FORESTALI Forestry Utilisation Presentazione redatta a cura di: Mauro Maesano (Dottorando Università del Molise) Rodolfo Picchio (Ricercatore Università degli Studi della Tuscia) Parte 3 a.a. 2012/2013 web: Esbosco per via terrestre Operazione difficile, spesso rischiosa, che può danneggiare l ecosistema forestale - disturbo e compattazione del suolo (rischio di erosione, ritardo nello sviluppo delle piante rilasciate, interferimento con la rinnovazione) - danni ai corsi d acqua - danneggiamento delle piante rilasciate (riduzione del volume e del valore del bosco) richiede competenza da parte del direttore lavori e degli operai 1

2 Obiettivi ottimizzare la produttività delle operazioni assicurare sicurezza al personale impegnato nelle operazioni minimizzare i danni al suolo minimizzare i danni ai corsi d acqua minimizzare i danni alle piante rilasciate e alla rinnovazione trasportare tutti i tronchi abbattuti senza perdite di volume e deterioramento della qualità Legge della massa o del volume per pezzo o per unità Speidel, 1952 I tempi e i costi di lavorazione per unità di massa o di volume aumentano al diminuire delle dimensioni delle piante Minori sono le dimensioni delle piante o dei fusti allestiti, più difficile è riuscire ad utilizzare le capacità di trasporto dei mezzi Considerare sempre metodi di allestimento che consentano di utilizzare appieno le capacità di trasporto dei mezzi, compatibilmente con le caratteristiche del bosco 2

3 strascico semistrascico rotolamento trasporto a carico Esbosco per via ferrata Sistema Decauville basso costo scartamento ridotto (0.6 m) semplicità nelle operazioni di montaggio e smontaggio apertura della sede di appoggio dei binari con movimenti di terra inferiori a quelli richiesti per una strada percorribile con automezzi pendenze superabili 50 (30 con pioggia o neve) raggi di curvatura > 12 m convenienza economica per 1000 m 3 /anno per chilometro di linea 3

4 Esbosco per via fluviale fluitazione libera, per singoli pezzi fluitazione controllata, con legname riunito in zattere Fluitazione libera menàda, fluitazione libera dei tronchi effettuata normalmente in maggio menàda grànda, effettuata in giugno a partire dal cìdolo menadòla, effettuata a fine novembre a partire dal cìdolo stua, sbarramento artificiale destinato a creare un onda di piena per il trasporto dei tronchi nei torrenti con limitata portata cìdolo, sbarramento artificiale per trattenere i tronchi consentendo lo scorrimento dell acqua róia, canale artificiale per l azionamento delle ruote a pale delle segherie e per il trasporto dei tronchi alle segherie menadàs, operatori addetti alla fluitazione libera Fluitazione libera còpola, elemento di base di una zattera formata da tronchi appaiati a testa-coda, largo 5 m e lungo 4,2 m zata, zattera costituita da 5 còpole con portata di 40 t; il carico viene portato dalle 3 còpole centrali zatiòl, zattera costituita da 4 còpole; il carico viene portato dalle 2 còpole centrali barca, zattera costituita da 3 còpole, formate da travi segàt, operatori addetti alla costruzione delle zattere zatterieri, operatori addetti alla conduzione delle zattere 4

5 Esbosco a soma con animali equini (muli e cavalli) foto F. Roiter Esbosco a soma con animali trasporto per legna da ardere, in assortimenti lunghi 1-1,5 m 1 conducente con 3-6 muli o cavalli e 1 aiutante all accatastamento classe di pendenza 1-3 con trasporto carico in discesa distanza percorribile m (max 1000 metri) adatto per tagli deboli (conversione di cedui) produttività capacità di carico 200 kg tempo di carico 4-8 per animale tempo di scarico 1-2 per animale velocità di avanzamento carico < 1 m/s velocità di avanzamento scarico > 1 m/s 5

6 produttività su brevi distanze ( m) 1 conducente e 3-4 animali viaggi/giorno 6-12 t/giorno (12-24 mst/giorno) su lunghe distanze ( m) 1 conducente e 4-5 animali 5-10 viaggi/giorno 4-8 t/giorno (8-16 mst/giorno) Esbosco a soma con trattore munito di gabbie per legname depezzato a lunghezza di 1 m impiego di trattori a 4RM (ruote motrici, con potenza da kw e con capacità di carico di 1,8-3 t gabbia posteriore, montata sul sollevatore e puntone idraulico per lo scarico, con capacità di 2,5-3,5 mst gabbia anteriore, montata sul sollevatore anteriore o su un caricatore anteriore, con capacità di 1-1,5 mst (evitare di ostacolare la visibilità anteriore) le gabbie hanno una lunghezza inferiore a quella della legna, per consentire un più agevole scarico della legna stessa che rimane accatastata in modo sufficientemente ordinato da poter essere caricata per mezzo di una gru idraulica con pinza opportunità di irrobustire la struttura del trattore con due longheroni laterali 6

7 necessità di installare pneumatici con alto indice di carico, utilizzati alla massima pressione di gonfiaggio nei tagli di conversione può essere utile l impiego di trattori a ruote isodiametriche e a telaio articolato, con potenza di kw, più maneggevoli dei trattori a 4RM. La capacità di carico si riduce a 0,8-1,2 t la squadra di lavoro è composta di 1-2 operai più il trattorista, a seconda che la legna sia sparsa o concentrata sulla superficie della tagliata operatività viaggi/giorno su distanze di 500 m 7-10 viaggi/giorno su distanze di 1000 m produttività giornaliera t (30-60 mst) 7

8 Manipolazione e lavorazione della legna da ardere Fascinatura i fasci costituiscono l unità di lavoro, con dimensioni (Ø 0,8-0,9 m) e massa standardizzate ( kg) si possono impiegare in modo adeguato mezzi meccanici nelle varie fasi di manipolazione e trasporto i fasci possono razionalizzare i successivi interventi di lavorazione i fasci garantiscono una notevole sicurezza nelle varie fasi di lavoro Carico e scarico di legna da ardere sciolta Carico e scarico di legna da ardere confezionata in fasci 8

9 Fascinatrici impiegabili sul letto di caduta o all imposto sul letto di caduta possibilità di utilizzo di trattore con pinza posteriore impiego di macchine segaspaccalegna all imposto necessità di esbosco di singoli tondelli impiego di macchine segalegna automatiche Funzionamento di fascinatrice impiegabile all imposto 9

10 Fascinatura all imposto con preliminare spaccatura dei tondelli spaccalegna con fenditura in senso lungitudinale dei tronchetti Lavorazione dei tondelli e produzione di tronchetti e di spaccati Macchine segalegna automatiche possibilità di lavorare sul legno confezionato in fascine possibilità di programmare la lunghezza di taglio 10

11 Produttività del lavoro della macchina segalegna automatica con due diverse modalità di taglio Modalità di taglio Tempo min op/t Tipo forno (~55 cm) 5,3 Tipo stufa (~27 cm) 14,5 Macchine sega-spaccalegna automatiche possibilità di lavorare su singoli tondelli possibilità di programmare la lunghezza di taglio e l azionamento dello spaccalegna 11

12 Macchine segalegna e sega-spaccalegna automatiche completa automazione del processo di produzione impiego di un solo operatore elevata sicurezza e confort gestione degli ordini just in time potenzialità di lavoro congrue con l abbinamento anche a più cantieri di lavoro in bosco Esbosco con animali distanza di esbosco pari a 200 m o meno pendenza del terreno < 40% accidentalità del terreno media impiego di finimenti atti a prevenire danni agli animali ed evitare l affaticamento su lunghi periodi di lavoro coordinamento delle attività di abbattimento e allestimento con quelle di esbosco: si inizia dalla parte più lontana e si procede verso l imposto. Gli animali non devono camminare sopra i residui dell allestimento necessità di alimentare, abbeverare e far riposare gli animali necessità di prevedere, in relazione alle condizioni climatiche e di terreno, una riserva di animali pari al 20-25%. Gli animali possono non essere in grado di lavorare tutti i giorni o possono richiedere giornate di lavoro brevi necessità di verificare le condizioni dei sentieri di esbosco e di procedere alle adeguate sistemazioni idrauliche 12

13 Esbosco a strascico con animali equini (cavalli) bovini (buoi e vacche) Esbosco a strascico con animali esbosco di legname di piccole e medie dimensioni (classe di pendenza 1-2) e di grandi dimensioni (solo classe di pendenza 2) con trasporto carico in discesa 1 conducente con 1 o 2 cavalli o buoi e un eventuale aiutante forza di trazione (continuativa) cavallo 15% del peso corporeo (1-1,2 kn) bovini 10% del peso corporeo (0,6-0,8 kn) 13

14 impiego di scivoli, slitte o tregge applicati alle teste dei tronchi per ridurre l attrito con il terreno e gli urti contro ostacoli distanza percorribile m adatto per tagli di debole, media e forte intensità produttività su brevi distanze (100 m) 8-12 m 3 /giorno per animale su lunghe distanze (200 m) 3-6 m 3 /giorno per animale con animali in coppia la produttività aumenta di circa il 50% Valutazione sull impiego (nello strascico con cavallo) mobilità elevata in assenza di viabilità riduzione dei danni al terreno e al soprassuolo limiti di carattere climatico (pioggia, neve) relazione di tipo lineare tra distanza massima di esbosco e pendenza del terreno y = 14,08 x - 234,7 relazione di tipo esponenziale tra capacità di lavoro e diametro medio dei tronchi y = 1.6 e 2,55 x nel confronto cavallo-trattore il cavallo è conveniente fino a distanze di m, oltre le quali conviene l uso del trattore è conveniente un impiego integrato tra cavallo e trattore cavallo su brevi distanze ( m) nel lavoro di concentramento e formazione dei carichi trattore su distanze maggiori nel lavoro di esbosco all imposto 14

15 Valutazione sull impiego (nello strascico con cavallo) nel confronto cavallo-trattore il cavallo è conveniente fino a distanze di m, oltre le quali conviene l uso del trattore è conveniente un impiego integrato tra cavallo e trattore cavallo su brevi distanze ( m) nel lavoro di concentramento e formazione dei carichi trattore su distanze maggiori nel lavoro di esbosco all imposto Produttività del lavoro (m 3 /h) y = -0,6366Ln(x) + 6,106 R 2 = 0,4096 y = -1,2775Ln(x) + 9,3793 R 2 = 0, Distanza media di esbosco (m) Cavallo Trattore e verricello Esbosco a strascico (semistrascico) con pinza attrezzatura portata costituita da: telaio a longherone munito di attacco a tre punti pinza ad azionamento idraulico portata all estremità del longherone la pinza è fissata mediante uno snodo, in modo da poter ruotare durante le manovre di svolta. La rotazione può essere libera oppure comandata mediante martinetti idraulici 15

16 Vantaggi: è possibile effettuare l esbosco con un unico operatore è possibile agganciare indifferentemente singoli tronchi o fasci di tronchi Svantaggi: richiede che il legname sia già concentrato (si abbina bene all esbosco con il cavallo) utilizzabile su distanza non elevate Esbosco a strascico (semistrascico) con mezzi cingolati guidati da terra ( cavallo meccanico ) mezzi cingolati 2,2-4 kw (3-5,5 CV) larghezza mm lunghezza mm massa kg pressione specifica 0,15-0,19 kg/cm 2 sistema di guida con timone, differenziale e freni indipendenti velocità massima di avanzamento 4 km/h raggio di sterzata < 1 m capacità di carico 0, 5-1,5 m 3 di legname esbosco di legname di piccole e medie dimensioni (classe di pendenza 1-2 sia in salita che in discesa) 1 conducente impiego di verricello meccanico per il concentramento dei tronchi 16

17 Trattore per usi forestali 17

18 Composizione funzionale di un trattore Servizi interni Impianto idraulico Azionamento attrezzature Motore (unità di potenza) Frizione Cambio Totalmente indipendente Presa di potenza Sincronizzata Azionamento attrezzature Ruote con pneumatici Trasmissione finale anteriore e posteriore Cingoli a maglia metallica a banda flessibile Autodislocamento Traino e spinta attrezzature 18

19 Motore di tipo diesel con caratteristiche funzionali idonee agli impieghi del veicolo fornire potenza con alti valori di coppia e relativamente basse velocità di rotazione funzionare a lungo regime e a carichi prossimi ai valori massimi funzionare a lungo regime a carichi variabili operare spesso in ambienti polverosi e con alte temperature, su macchine operare per lungo tempo a basse velocità di avanzamento Sistema di trasmissione A inversore B marce C gamme cambioper adeguare la coppia motrice disponibile agli organi di propulsione in base alle esigenze operative di norma 4 gamme (lente, medie, veloci, retromarce) 4 marce (1 a, 2 a, 3 a, 4 a ) 12 AV e 4RM variante utile all impiego forestale inversore 3 gamme (lente, medie, veloci) 4 marce (1 a, 2 a, 3 a, 4 a ) 12AV e 12RM differenziale per consentire alle ruote motrici di girare con velocità differenti quando il veicolo percorre una traiettoria curva di norma con bloccaggio 19

20 Sistema propulsione per trasformare la coppia motrice in forza di trazione in di norma ruote con pneumatici di norma di 2 ruote posteriori sempre motrici 2 ruote anteriori con motricità inseribile funzione delle esigenze 4 ruote sempre con motricità sempre inserita di norma le ruote sono prive di sospensioni (l ammortizzamento è garantito dalla flessibilità dei pneumatici) Impianto di frenatura per rallentare e arrestare il moto delle ruote e quindi del veicolo di norma agisce sulle quattro ruote consente la frenatura differenziata delle sole ruote posteriori per irdurre il raggio di voltata (solo a basse velocità) può essere accoppiato all impianto di attrezzature trainate in modo da azionare gli impianti contemporaneamente con un unico comando 20

21 Dispositivo aggancio di di norma posteriore di tipo trainante e portante aggancio trainante per attrezzature munite di ruote proprie (almeno un asse con due ruote) barra di traino (poco usata nell impiego forestale) consente linee di trazione molto vicine al terreno gancio di traino consente di adattare la linea di trazione alla statura dell attrezzo trainato Dispositivo aggancio di aggancio portante per attrezzature anche prive di ruote proprie. Consente di sollevarle per il loro trasporto e di abbassarle per la loro messa in funzione sollevatore (2 bracci ad azionamento idraulico) attacco a 3 punti (sollevatore e un tirante superiore) bracci tirant e superi ore 21

22 Dispositivi di azionamento di attrezzature meccanico presa di potenza (p.d.p.) per trasferire la coppia motrice dal trattore all attrezzatura totalmente indipendente trasferisce la coppia motrice direttamente dal trattore sincronizzata trasferisce la coppia motrice dal cambio (la velocità di rotazione della p.d.p. è proporzionale a quella delle ruote motrici) Dispositivi di azionamento di attrezzature idraulico per servizi interni trasferice energia di pressione a dispositivi idraulici presenti sul trattore (idroguida, impianto frenante, frizione, cilindri idraulici del sollevatore, ) per attrezzature collegate trasferisce energia di pressione dal trattore ad attuatori idraulici (motori idraulici, cilindri idraulici) presenti sulle attrezzature 22

23 Struttura portante di norma autoportante rigida con telaio portante rigido autoportante snodato 2 unità - motore e asse anteriore - posto di guida e asse posteriore oppure - motore, asse anteriore e posto di guida - asse posteriore Struttura portante posto di guida su piattaforma sospesa con silent block protezioni del posto di guida arcone (inadatto per l impiego forestale) telaio cabina 23

24 Impiego forestale saltuario Pneumatici normali (indice di carico ) Protezione delle valvole di gonfiaggio Protezione ventrale (10 mm) Zavorra anteriore Protezione della calandra Griglie protettive per le luci di posizione frontali, laterali e posteriori Parafanghi anteriori smontabili Impiego forestale prevalente Pneumatici forestali (indice di carico ) Protezione delle valvole di gonfiaggio Rinforzi d'acciaio ai cerchioni (φ 12 mm) Protezione ventrale (10 mm) e laterale (6 mm) Zavorra anteriore Protezione della calandra Protezione dei fari Griglie protettive per le luci di posizione frontali, laterali e posteriori Fari eventualmente smontabili Parafanghi anteriori smontabili, parafanghi posteriori compatibili col montaggio dell'eventuale traversa di aggancio (elastici o smontabili) Protezione della calandra Rinforzi d'acciaio ai cerchioni Protezione delle valvole di gonfiaggio Griglie protettive per le luci di posizione frontali, laterali e posteriori 24

25 Protezione ventrale Protezione serbatoio Protezione asse anteriore Impiego forestale saltuario Gradini antiscivolo da ambo i lati Porte facilmente smontabili Specchietti retrovisori regolabili o interni Griglie protettive sui finestrini laterali e posteriori Eventuale presa di potenza anteriore Distributori idraulici a semplice effetto Impiego forestale prolungato Gradini antiscivolo di tipo mobile da ambo i lati Porte facilmente smontabili, impugnature a presa sicura Specchietti retrovisori regolabili o interni Griglie protettive sui finestrini laterali e posteriori Telaio tubolare di protezione della cabina, della marmitta e del cofano motore Eventuale cintura di sicurezza Presa di potenza anteriore Distributori idraulici a doppio effetto Marmitta con scarico posta all'interno della zona protetta dal telaio tubolare Serbatoio del combustibile di capacità sufficiente per un'autonomia di 2-3 giorni. Contenitori porta-attrezzi all'esterno del trattore (ad esempio per zappino, catene da neve e altri accessori) 25

26 Telaio tubolare di protezione della cabina, della marmitta e del cofano motore Catene per ruote le catene sono spesso indispensabili su stazioni declivi e in presenza di ghiaccio per aumentare l'aderenza delle ruote del trattore forniscono inoltre un azione di protezione dei fianchi del pneumatico il loro impiego deve essere sempre attentamente valutato in quanto esse comportano una maggiore aggressività nei confronti del suolo e degli alberi e possono accelerare l'usura dei pneumatici se le condizioni operative comportano un utilizzo prolungato delle catene, è conveniente utilizzare pneumatici con costolatura a profilo ribassato che permettono un appoggio migliore alle catene stesse. 26

27 Catene dentate utili su superfici particolarmente compatte, come nel caso di terreno duro e gelato. E' però necessario smontarle quando si percorrono tratti di viabilità pubblica Catene ad anelli non sono idonee per trattori agricoli, in quanto appesantiscono eccessivamente i semiassi. Esse trovano impiego solo su trattori da esbosco (skidder) e sui forwarder. Catene a rombi hanno un impiego universale e si possono trovare in commercio dotate di appositi anelli antiusura, montati sugli anelli centrali dei rombi, oppure con maglie dotate di risalti che aumentano l'aderenza della catena, senza però danneggiare né il terreno né le superfici asfaltate su terreni fangosi tendono rapidamente a riempirsi di fango le catene a rombi possono essere montate su entrambi i lati per consentire un'usura uniforme e quindi una durata maggiore Catene a traversine Sono caratterizzate da una maggiore azione di auto-pulizia che le rende idonee per terreni fangosi 27

28 Esbosco a strascico e semistrascico con verricelli strascico indiretto (il verricello sta fermo e il legname si sposta trainato da una fune) distanza massima di esbosco (lungo le linee di massima pendenza) 100 m in salita 50 m in piano 30 m in leggera discesa la distanza massima può ridursi, anche del 50%, nel caso di diradamenti in soprassuoli giovani e fitti profilo convesso del terreno terreno accidentato richiede una rete stradale sufficientemente densa m/ha di strade m/ha di piste Verricelli impiegabili per l esbosco a strascico e semistrascico verricelli indipendenti portatili (strascico) a navicella (strascico e semistrascico) autoissanti (strascico) verricelli per trattori fissati rigidamente (strascico e semistrascico) portati (strascico e semistrascico) semiportati (strascico e semistrascico) 28

29 Verricello indipendente portatile (Camisa) Verricello indipendente portatile (KBF ) 29

30 Verricello indipendente portatile (Zollern) Verricello indipendente a navicella (KMF Ackja ) 30

31 Verricello indipendente semovente (Nordfor ) Dispositivi per agevolare lo strascico con i verricelli indipendenti 31

32 Verricelli indipendenti Potenza installata Diametro della fune Lunghezza della fune Velocità di avvolgimento Forza di trazione (kw) (mm) (m) (m/s) (kn) Portatili ,6-0, A navicella 5 6, , Semoventi ,15-1, Verricelli per trattori fissati rigidamente al trattore tipo artigianale tipo forestale più costosi normalmente a due tamburi più efficienti non consentono il collegamento del trattore con altre attrezzature 32

33 Verricelli di tipo artigianale fissati rigidamente sul trattore Verricelli di tipo forestale fissati rigidamente sul trattore 33

34 portati dal trattore meno costosi normalmente a un tamburo determinano uno spostamento del baricentro del trattore verso la parte posteriore semi-portati dal trattore più costosi a uno o due tamburi consentono di scaricare sulle ruote il peso del carico trasportato Tipo Potenza richiesta Diametro della fune Lunghezza della fune Velocità di avvolgimento Forza di trazione (kw) (mm) (m) (m/s) (KN) piccolo ,4 30 medio ,1-1, grande ,6-1, Verricello portato medio Verricello portato piccolo Verricello semiportato 34

35 Caratteristiche di un verricello Elementi costituenti un verricello Motore Trasmissione Tamburo Dispositivo di frenatura Comandi Scudo Bocca di esbosco (guidafune) Fune 35

36 Motore Verricelli portatili e a navicella a ciclo Otto, a 2 tempi con raffreddamento ad aria Verricelli semoventi a ciclo Otto, a 4 tempi con raffreddamento a liquido a ciclo Diesel, a 4 tempi con raffreddamento a liquido I motori dei verricelli semoventi devono essere dotati di un impianto di lubrificazione atto a garantire la lubrificazione indipendentemente dalla pendenza del terreno su cui si colloca il verricello Verricelli per trattori azionati attraverso la p.d.p. dal motore del trattore Trasmissione di tipo meccanico motore trasmissione a catena a cinghia a ingranaggi epicicloidale frizione freno tamburo di tipo idraulico motore pompa motore idraulico trasmissione finale freno tamburo 36

37 Tamburo Forza di trazione e velocità di avvolgimento r r r F = M/r dove F forza di trazione M coppia motrice r raggio di avvolgimento V = r ω dove r raggio di avvolgimento ω velocità angolare (ω = 2πr n, dove n è il regime di rotazione) 37

38 Capacità di contenimento d D i D e b d 2 L = [((D e - 4d) 2 - D i2 ) b π] /4 L = [((D e - 4d) 2 - D i2 ) b π] /4 d 2 dove L lunghezza della fune d diametro della fune D i diametro del cilindro del tamburo b lunghezza del cilindro del tamburo D e diametro della flangia del tamburo Dispositivo di frenatura serve a bloccare il tamburo quando la frizione viene disinnestata freno a nastro molto semplice e leggero, con notevole superficie di attrito, con frenante progressivo e graduale freno a disco a secco in bagno d olio elevato potere frenante, con notevole dispersione del calore anche funzionamento prolungato freno a tamburo effetto frenante graduale, ridotto spazio occupato, con problemi di surriscaldamento per funzionamento prolungato freno idraulico agisce sul circuito della trasmissione idraulica effetto con 38

39 Comandi i comandi agiscono in modo combinato su frizione e dispositivo di frenatura di regola si usano sistemi integrati sistema diretto mediante dispositivi meccanici (aste, funi) sistema indiretto mediante dispositivi elettromeccanici o elettroidraulici mediante dispositivi pneumatici mediante dispositivi idraulici mediante dispositivi radio Comando a uomo morto il comando di innesto della frizione è di tipo attivo ogni volta si disinnesta la frizione (si rilascia il dispositivo di comando), entra in azione il freno il freno può essere sbloccato con un apposito dispositivo di comando - si evita che il disinnesto della frizione determini lo svolgimento incontrollato della fune - in caso di rilascio per cause accidentali (uomo morto) del comando della frizione durante l avvolgimento si bloccano il tamburo e il carico 39

40 Scudo protegge la parte posteriore del trattore ancora il verricello durante lo strascico indiretto funge da supporto delle teste dei tronchi durante lo strascico diretto serve come lama apripista in piccoli lavori di movimento di terreno serve come pala in piccoli lavori di accatastamento Bocca di esbosco (guidafune) consente un regolare avvolgimento della fune nel tamburo (l avvolgimento è favorito dalla presenza di uno strato già avvolto sul cilindro del tamburo) si mantiene costante l andamento della fune dalla bocca di esbosco al tamburo indipendentemente dalla direzione e dall inclinazione con cui si effettua la trazione può essere a rulli (2 coppie di rulli) o a carrucola (a bandiera) 40