Konverzní faktory pro výrobky ze dřeva - Kulatina

Zjišťování objemu

Zjišťování objemu v m3

Zjišťování objemu kulatiny je většinou označováno jako kubírování. Obecně se kubírování provádí buď na základě předpokládaného objemu výřezu, nebo jako v případě USA a některých regionů Kanady v jednotkách vyrobeného řeziva (board foot).

Pro porovnání jednotlivých národních metod zjišťování objemu kulatiny byla do dotazníku zařazena otázka: „Jaký je poměr mezi objemem zjištěným národní normou a skutečným objemem?“ Skutečný objem pro porovnání byl spočítán podle vzorce Hubera a Smaliana. Hlavní rozdíly při stanovení objemu vznikají zaokrouhlováním tloušťky a délky výřezu. Např. výřez se skutečnou délkou 10,3 m je počítán jako by měl délku 10,0 m a čelo o tloušťce 27,9 cm je počítáno jako by mělo tloušťku pouze 27,0 cm. Zaokrouhlování se provádí hlavně za účelem zjednodušení matematických výpočtů.

Existují však i další faktory, které způsobují rozdíly v kubírování kulatiny. Mezi ně patří redukce objemu z důvodu poškození. V některých národních normách se provádí přímo redukce objemu, naproti tomu jiné státy řeší výskyt poškození pouze přesunem výřezu do nižší jakostní třídy.

Rozdíly jsou i ve vlastním výpočtu. Většina krychlících národních a regionálních norem počítá objem výřezu jako objem válce, některé normy však berou jako základnu čep, jiné střed výřezu a další využívají výtvarnice. Navíc některé normy počítají objem pouze s kůrou.

Všechny uvedené důvody mohou vést k rozdílům při zjišťování objemu kulatiny. Příklad je uveden v grafu 1, kde byl spočítán objem pro jeden vzorový výřez (Obr. 1) podle 13 různých kubírovacích norem.

Stejný výřez by měl ve státech a regionech používajících jednotku board foot (bf) následující objemy:

- 30 bf – pobřeží Aljašky, Oregon a Washington, USA (Scribner – norma pro dlouhé dříví),

- 40 bf – západ USA, kromě států uvedených výše (Scribner – norma pro krátké dříví),

- 25 bf – jihovýchod USA (Doylova norma),

- 50 bf – severovýchod USA (Mezinárodní ¼ palcová norma),

- 45 bf – provincie Ontario (norma provincie Ontario),

- 48 bf – provincie New Brunswick, Nové Skotsko (norma provincie New Brunswick),

- 54 bf – provincie Newfoundland (norma provincie Newfoundland).

Pokud bychom navíc uvažovali výřezy různých dimenzí a vlastností, je možné dostat zcela rozdílné výsledky v závislosti na místu a stupni zaokrouhlení, stejně jako na relativní velikosti zaokrouhlovaných jednotek. Např. zaokrouhlení tloušťky 13,9 cm na 13,0 cm má výrazně větší vliv na stanovení objemu, vyjádřeno v procentech to činí -12,5 %, než zaokrouhlení tloušťky 77,9 cm na 77,0 cm, kdy procentický rozdíl objemu činí -2,3 %.

Pro účely této studie jsou konverzní faktory odvozovány na základě skutečného objemu, tak jak bylo požadováno v dotazníku.

Zjišťování objemu v jednotkách board foot

V USA a Kanadě existují stále ještě regiony, které používají normy měření kulatiny v jednotkách board foot (bf). Tato jednotka je definována jako deska o ploše jedné stopy (30,48 cm x 30,48 cm) a tloušťce jednoho palce (2,54 cm), ekvivalentní hodnota v m3 je 0,00236 m3. Většina těchto norem pochází z 19. století a jsou založeny na přepokládaném množství vyrobeného řeziva v jednotkách board feet. Kromě Mezinárodní 1/4 palcové normy jsou kulatinové výřezy v těchto normách uvažovány jako válcové bez sbíhavosti. Americká studie použila soubor 175 výřezů kulatiny k modelování konverzních faktorů různých norem v jednotkách board foot používaných v Severní Americe a zjistila, že konverzní faktor board foot k 1 m3 se pro Scribnerovu normu (která má 3 regionální varianty) v průměru pohybuje od 108 (9,26 m3/1 000 board feet (mbf)) pro kulatinové výřezy s čepovou tloušťkou 4,5 až 7,9 palce až do 246 (4,06 m3/mbf) pro kulatinové výřezy s čepovou tloušťkou nad 15,5 palce (Fonseca, 2005).

V minulosti uváděla většina publikací týkajících se konverzních faktorů univerzální konverzní faktor 4,53 m3/mbf (0,221 mbf/m3) pro převod mezi jednotkami mbf a m3. Tento faktor však pochází přinejmenším z roku 1950, kdy se těžba koncentrovala na stromy větších dimenzí. Spelter (2002) ve své publikaci porovnával změny konverzních faktorů v čase ve státě Washington. Konverzní faktor uvedený ve Scribnerově normě pro dlouhé dříví se v průběhu času změnil z 0,213 mbf/m3 v roce 1970 na 0,149 mbf/m3 v roce 1998. Ve vnitrozemí státu, kde se používá Scribnerova norma pro krátké dříví, se během stejného časového úseku konverzní faktor změnil z 0,208 na 0,169 mbf/m3 a např. v provincii Nové Skotsko v Kanadě je v současnosti používán konverzní faktor 0,177 mbf/m3.

Zjišťování objemu rovnaného dříví

U rovnaného dříví se často přepokládá, že přibližně 66,7 % celkového objemu tvoří dřevo, 11,5 % kůra a 21,6 % je prázdný prostor. Ve skutečnosti může být podíl dřeva od 50 % do více než 80 %, a to v závislosti na více faktorech. Příkladem odvození podílu dřeva na základě vizuálně zjistitelných faktorů je švédská směrnice pro rovnané dříví: Estimation of the Solid Volume Percentage (VMF Nord, 1999), která je uvedená v tabulce 1.

Hmotnost a fyzikální vlastnosti kulatiny

Hmotnost kulatiny obecně dobře koreluje s jejím objemem. V mnoha oblastech světa je kulatina obchodována na základě hmotnosti. Pro nastavení správné korelace mezi objemem a hmotností se obvykle používá objemový vzorek.

Hustota dřeva

Dřevo se skládá z buněčných stěn a pórů (lumeny, mezibuněčné prostory). Stěny dřevních buněk mají všechny stejnou základní hustotu bez ohledu na druh, a to přibližně 1 560 kg/m3, (Van Vuuran, et al. 1978). Co je variabilní, je ale množství dřeva uvnitř buňky.

Hustota dřeva se obvykle měří jako podíl hmotnosti vysušených vláken na m3 (základní hustota) nebo jako index vztahu daného materiálu ke stejnému objemu vody. Například 1 m3 dřeva (objem měřený v syrovém stavu) zbavený veškeré vody váží 400 kg, má tedy hustotu dřeva 400 kg/m3 a specifickou hmotnost 0,40. Ve státech UNECE hustota dřeva kolísá přibližně mezi 290 a 540 kg/m3 u jehličnatého dříví, zatímco u listnatého se pohybuje mezi 320 kg/m3 a 800 kg/m3 (USDA Forest Service, Forest Products Laboratory, 1999 a Austrian Energy Agency, 2009).

V případě použití publikovaných průměrů pro výpočet hustoty dřeva nebo specifické hmotnosti druhů dřevin, je nutné vědět, zda se objem zjišťoval v syrovém stavu (před sesycháním) nebo v suchém stavu (po seschnutí). Objemové ztráty vyschnutím ze syrového do plně vysušeného stavu tvoří v regionu UNECE přibližně 10 % u jehličnatých dřevin a 15 % u listnatých dřevin. Přesný objem seschnutí se mění dřevinu od dřeviny a také mezi vzorky téže dřeviny. Obecně je hustota dřeva založena na objemu v syrovém stavu.

Vlhkost dřeva

Čerstvě pokácené dřevo obsahuje velké množství vody, a to jak volnou vodu, tak vodu vázanou. Volná voda vyplňuje ve dřevě lumeny buněk a mezibuněčné prostory, zatímco voda vázaná se nachází v buněčných stěnách. Vlhkost dřeva se zjišťuje pomocí hmotnosti vody ve vztahu k hmotnosti vysušených vláken. Např. pokud má čerstvě skácené dřevo hmotnost 812 kg/m3 a 400 kg/m3 ve vysušeném stavu, pak 103 % je obsah vlhkosti k sušině a označuje se jako absolutní vlhkost mcd (moisture content „dry basis“). Tento procentický podíl se může u čerstvě pokáceného dřeva pohybovat mezi 30 % až 200 %.

Obsah vlhkosti se může také vyjádřit jako poměr hmotnosti vody k celkové hmotnosti dřeva v syrovém stavu (vlákna+voda) a označuje se jako relativní vlhkost mcw (moisture content „wet basis“). Tento způsob se využívá pro měření vlhkosti štěpky, dřeva pro energetické účely nebo pro výrobu buničiny a papíru.

Vlhkost dřeva a kůry se mění během roku, a to v závislosti na druhu dřeviny. U některých dřevin mohou být tyto sezónní rozdíly velké. V zimě a časném jaře je vlhkost výrazně vyšší oproti létu a časnému podzimu. Rozdíl v obsahu vlhkosti je také mezi jádrovým a bělovým dřevem, a to hlavně u jehličnatých dřevin. Jádrové dřevo má u mnoha dřevin nižší vlhkost než dřevo bělové. Z tohoto důvodu starší stromy mají často nižší podíl hmotnosti k objemu než mladší stromy, u kterých je vyšší podíl bělového dřeva a také vyšší podíl kůry.

Kůra a další neměřitelný objem

Kůra stejně jako dřevo obsahuje velké množství vody, pokud je čerstvá. Obecně má kůra většiny druhů téměř stejné charakteristiky poměru hmotnosti k objemu jako dřevo stejného druhu. Ve státech UNECE se podíl kůry jehličnatých i listnatých dřevin pohybuje od pouhých 4 % celkového objemu s kůrou (a hmotnosti) až po 30 %. Podle výsledků z dotazníků se procento kůry pohybuje v průměru mezi 11–12 % celkového objemu s kůrou. Hmotnost kulatiny je v současnosti zpravidla udávána s kůrou, avšak pro účely UNECE/FAO a stejně jako ve většině národních norem pro měření kulatiny je hmotnost udávána bez kůry, protože kůra zvyšuje podíl hmotnosti k objemu. Kůra je významný zdroj energie, využívá se však také k dekorativním účelům nebo mulčování. Poměr kůry k objemu kulatiny je důležitý z důvodu stanovení hmotnostního poměru, ale také pro energetický potenciál a jiné výrobky, které mohou být z kůry vyrobeny.

Zpracováno s použitím Geneva Timber and Forest Discussion Paper 49.

Autoři: Ing. Jaromír Vašíček, CSc.

Ing. Michal Synek

ÚHÚL Brandýs nad Labem

E-maily: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript. , Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.