Ile kory ma kłoda? Udział kory w objętości i masie drewna

Udział kory w kłodzie nie ma jednej stałej wartości. Zależy od gatunku, średnicy, miejsca w pniu, wieku drzewa, warunków wzrostu i stanu surowca. Dla tartaku różnica kilku punktów procentowych oznacza jednak realną zmianę ilości drewna użytkowego, dokładności pomiaru oraz kosztów dalszej obróbki.

Ile kory znajduje się w kłodzie?

Najkrótsza uczciwa odpowiedź brzmi: od kilku do kilkunastu procent objętości, a w określonych gatunkach, klasach wieku i częściach pnia udział może być jeszcze wyższy. Nie należy jednak przenosić jednej wartości na wszystkie dostawy drewna. Wyniki badań różnią się dlatego, że dotyczą innego materiału: pojedynczych kłód albo całych pni, drewna mało- lub wielkośrednicowego, różnych gatunków, siedlisk i sposobów pomiaru.

Dobrym przykładem jest sosna zwyczajna. W badaniu przemysłowego drewna sosnowego o średniej średnicy około 13 cm średni udział objętościowy kory wyniósł 5,6%. W polskiej literaturze dotyczącej objętości pni w drzewostanach sosnowych podawano natomiast wartości rzędu około 13–17%. Nie jest to sprzeczność. Pierwszy wynik dotyczy określonej grupy niewielkich asortymentów dostarczanych do przemysłu, a drugi całych pni i innych klas wieku. W badaniu modrzewia prowadzonym w Polsce udział kory w objętości pnia mieścił się od 10,4% do 29,4%, ze średnią około 18,8%. Tak szeroki rozrzut pokazuje, że dla celów produkcyjnych ważniejsze od „typowej wartości z tabeli” są parametry rzeczywistej bazy surowcowej zakładu.

W praktyce tartacznej można więc przyjąć orientacyjny przedział do wstępnych kalkulacji, ale rozliczenia surowca, sterowanie sortowaniem i ocena uzysku powinny opierać się na pomiarze albo na modelu skalibrowanym dla konkretnych gatunków, średnic i kierunków dostaw.

Udział kory w pniu zależy od szeregu czynników endogennych (biologicznych) oraz egzogennych (środowiskowych). Najważniejszym czynnikiem jest gatunek drzewa, który determinuje strukturę i grubość kory. Gatunki iglaste (takie jak sosna, świerk) charakteryzują się relatywnie cieńszą korą w porównaniu do wielu gatunków liściastych (np. dąb, buk).

Drugim istotnym parametrem jest średnica kłody – im mniejsza średnica, tym większy procentowy udział kory. Znaczenie ma również wiek drzewa, pozycja w pniu (odziomek vs część środkowa), czy warunki siedliskowe. Drzewa rosnące w trudnych warunkach (np. na terenach podmokłych lub zanieczyszczonych) mogą rozwijać grubsze warstwy ochronne kory.Szczególnie problematyczne są odziomki z napływami korzeniowymi, gdzie udział kory może być znacząco zawyżony.

Udział objętościowy i masowy to dwa różne parametry

Udział objętościowy odpowiada na pytanie, jaką część całej objętości kłody zajmuje kora. Udział masowy określa, jaką część masy surowca stanowi kora. Tych wartości nie należy stosować zamiennie. Kora i drewno mają inną gęstość, a ich masa zmienia się wraz z wilgotnością. Świeża kora może zawierać dużo wody, natomiast po dłuższym składowaniu przesycha, pęka i częściowo odpada. Na masę wpływają również piasek, błoto oraz inne zanieczyszczenia zatrzymane w spękaniach.

Dla rozliczeń objętościowych i planowania przetarcia najważniejsza jest objętość drewna bez kory. Udział masowy staje się szczególnie istotny przy transporcie, magazynowaniu i energetycznym wykorzystaniu kory. Dlatego system pomiarowy powinien odpowiadać konkretnemu celowi: innego podejścia wymaga ustalenie ilości drewna użytkowego, a innego oszacowanie masy pozostałości przeznaczonej na biomasę.

Dlaczego średnica kłody ma tak duże znaczenie?

Procentowy udział kory zależy nie tylko od jej grubości, ale także od średnicy kłody. Ta sama warstwa kory stanowi znacznie większą część przekroju cienkiej żerdzi niż dużej kłody. Zależność wynika bezpośrednio z geometrii przekroju.

Przy uproszczeniu, że przekrój kłody jest kołowy, a kora ma jednakową grubość, udział kory można obliczyć ze wzoru: udział kory = 1 − [(D − 2t) / D]², gdzie D oznacza średnicę z korą, a t średnią grubość kory mierzoną z jednej strony.

Jeżeli średnica kłody z korą wynosi 40 cm, a średnia grubość kory 2 cm, średnica drewna bez kory wynosi 36 cm. W takim modelu kora zajmuje około 19% pola przekroju. Jest to przykład poglądowy, nie gotowy współczynnik dla każdej kłody. Rzeczywisty pień jest zbieżysty, często eliptyczny, a grubość kory zmienia się na obwodzie i długości. Przykład dobrze jednak pokazuje, dlaczego pozornie niewielka różnica grubości może istotnie zmienić objętość drewna pod korą.

Od czego zależy grubość i udział kory?

Pierwszym czynnikiem jest gatunek. Dąb, sosna, świerk, buk, brzoza czy topola wytwarzają korę o różnej budowie, gęstości i zmienności grubości. Nie ma przy tym prostej zasady, że wszystkie gatunki iglaste mają korę cienką, a wszystkie liściaste grubą. Starsza sosna w części odziomkowej może mieć grubą, głęboko spękaną korowinę, podczas gdy wyżej na pniu warstwa jest znacznie cieńsza.

Drugim czynnikiem jest położenie kłody w pniu. Badania sosny wskazują, że grubość kory może gwałtownie maleć od odziomka ku wierzchołkowi. W jednym z badań średnia grubość kory metr nad podstawą wynosiła 11,2 mm, a metr od górnego końca analizowanych pni 1,8 mm. Z tego powodu współczynnik wyznaczony dla części środkowej nie powinien być bezkrytycznie stosowany do odziomków.

Znaczenie mają również wiek drzewa, jakość siedliska, tempo przyrostu i region pochodzenia. Kolejną grupą czynników są pozyskanie i transport. Głowica harwestera, rolki podające, zrywka i przeładunki mogą miejscowo uszkodzić lub zerwać korę. Oznacza to, że ilość kory faktycznie docierająca do tartaku może być niższa niż ilość obliczona dla nieuszkodzonego pnia. Również długie składowanie zmienia wilgotność i stan warstwy korowej.

Szczególnego traktowania wymagają kłody odziomkowe z napływami korzeniowymi. W ich przypadku błąd pomiaru wynika nie tylko z grubej kory, ale również z nieregularnej geometrii. Sama korekta średnicy może nie wystarczyć; przed przetarciem potrzebne bywa korowanie oraz mechaniczna redukcja napływów.

Jak obliczyć objętość kory?

Najprostsza definicja jest jednoznaczna: objętość kory to różnica między objętością kłody mierzonej z korą a objętością drewna bez kory. Procentowy udział kory oblicza się jako: (V z korą − V bez kory) / V z korą × 100%.

W praktyce stosuje się trzy podejścia. Pierwsze polega na bezpośrednim pomiarze średnicy zewnętrznej oraz podwójnej grubości kory. Amerykańskie instrukcje pomiaru drewna zalecają mierzenie grubości kory w punktach pomiarowych albo wyznaczanie jej przez różnicę pomiędzy średnicą z korą i bez kory. Pomiar w dwóch prostopadłych kierunkach ogranicza błąd wynikający z eliptyczności przekroju.

Drugie podejście wykorzystuje tabele redukcyjne i równania gatunkowe. Jest szybkie, ale poprawne tylko wtedy, gdy model odpowiada rzeczywistemu surowcowi. Badania automatycznego sortowania kłód sosnowych wykazały, że stałe odliczenia niedopasowane do lokalnej bazy surowcowej mogą prowadzić do istotnych błędów klasyfikacji. Autorzy wskazali potrzebę opracowywania przez zakłady własnych modeli, uwzględniających gatunek, pochodzenie i zakres średnic.

Trzecie podejście opiera się na skanowaniu geometrii kłód. System optyczny lub laserowy może rejestrować średnicę, zbieżystość, spłaszczenie i nieregularności powierzchni. Jeżeli pomiar jest wykonany przed i po korowaniu, możliwe jest określenie rzeczywistej różnicy objętości dla partii surowca. Jeżeli skanowanie odbywa się wyłącznie w korze, oprogramowanie nadal potrzebuje dobrze dobranego modelu korekty.

Najbardziej wiarygodne rozwiązanie dla tartaku nie polega więc na znalezieniu jednego „właściwego procentu”, lecz na połączeniu pomiaru z danymi historycznymi zakładu. Po kilku miesiącach można wyznaczyć własne współczynniki dla gatunków, klas średnicowych, dostawców i pór roku.

Kora a zużycie narzędzi i stabilność procesu

W praktyce często mówi się, że kora tępi piły. Precyzyjniej: największe zużycie powodują zanieczyszczenia zgromadzone na korze i w jej szczelinach. Piasek, ziemia, drobne kamienie i cząstki mineralne działają ściernie na ostrza. Problem jest szczególnie widoczny w surowcu zanieczyszczonym podczas zrywki, składowania na gruncie lub transportu.

Skutkiem nie jest tylko koszt ostrzenia. Stępione narzędzie zwiększa opory skrawania, może pogorszyć jakość powierzchni i wymusza dodatkowe postoje. Wydajność linii zależy zatem nie wyłącznie od prędkości piły, lecz również od czasu traconego na wymiany, regulacje i usuwanie skutków niestabilnej pracy..

Korowanie wpływa również na jakość zrębki. Jeżeli zrębka ma być sprzedawana do produkcji płyt, masy włóknistej lub innych zastosowań wymagających kontrolowanej czystości, duży udział kory oraz zanieczyszczeń mineralnych może obniżać jej wartość.

Kiedy warto mierzyć kłodę po korowaniu?

Pomiar po korowaniu daje najbardziej bezpośrednią informację o geometrii drewna kierowanego do dalszej obróbki. Jest szczególnie uzasadniony w zakładach, które kupują surowiec z różnych regionów, przerabiają kilka gatunków albo przyjmują partie o szerokim zakresie średnic. W takich warunkach jeden normatywny współczynnik redukcyjny może być zbyt uproszczony.

Nie oznacza to, że każda linia wymaga rozbudowanego skanera. W mniejszych zakładach wystarczające może być okresowe ważenie i mierzenie reprezentatywnych partii, a następnie aktualizowanie współczynników. W większych tartakach pomiar ciągły pozwala połączyć dane z sortowaniem, planowaniem przetarcia i analizą uzysku.

JUWAL projektuje korowarki, układy transportu kłód i przenośniki do odbioru kory, a także może uwzględnić w modernizowanej linii miejsce oraz sposób integracji systemu pomiarowego. Zakres rozwiązania powinien wynikać z celu pomiaru. Inaczej projektuje się układ do kontroli średnicy, inaczej do sortowania, a jeszcze inaczej system, który ma porównywać objętość przed i po korowaniu oraz przekazywać dane do systemu produkcyjnego.

Wnioski

Nie istnieje jeden uniwersalny współczynnik udziału kory, który można bezpiecznie stosować do każdej dostawy. W zależności od materiału badania pokazują wartości od kilku do ponad dwudziestu procent objętości. Na wynik wpływają gatunek, średnica, położenie w pniu, wiek, siedlisko, uszkodzenia powstałe podczas pozyskania oraz czas składowania.

FAQ czyli najczęściej zadawane pytania

Ile procent kłody może stanowić kora?

Najczęściej jest to od kilku do kilkunastu procent objętości, ale w określonych gatunkach i częściach pnia udział może przekraczać 20%. Wartość zależy od średnicy, gatunku, położenia w pniu i stanu kory.

Dlaczego cienkie kłody mają zwykle większy procentowy udział kory?

Przy tej samej grubości warstwy kory zajmuje ona większą część przekroju kłody o małej średnicy. Jest to konsekwencja geometrii, a nie tylko właściwości gatunku.

Czy korowanie wydłuża żywotność pił?

Tak, ponieważ usuwa wraz z korą piasek, ziemię i cząstki mineralne przyspieszające zużycie ostrzy.

Czy system skanujący może sam odjąć korę od pomiaru?

Może korzystać z modelu korekty grubości kory, ale dokładność zależy od dopasowania modelu do gatunku, średnicy i lokalnej bazy surowcowej. Najpewniejsze dane daje pomiar po korowaniu albo porównanie pomiarów przed i po procesie.

Jakie maszyny są najlepsze do transportu kory?

W nowoczesnych tartakach najlepiej sprawdzają się podajniki zgrzebłowe (redler) ze względu na ich odporność na zatory i możliwość pracy w systemie zamkniętym.

Źródła wykorzystane do opracowania

1. Berendt, F. i in. (2021), „Bark proportion of Scots pine industrial wood”, Wood Science and Technology. https://doi.org/10.1007/s00107-021-01657-7
2. Tomczak, A. i in. (2016), „Mass and density of pine pulpwood harvested in selected stands”, Acta Scientiarum Polonorum Silvarum Colendarum Ratio et Industria Lignaria. https://www.forestry.actapol.net/tom15/zeszyt/7_2_2016.pdf
3. Bijak, S. i in. (2020), „Models to Estimate the Bark Volume for Larix sp. in Poland”, Environmental Sciences Proceedings. https://doi.org/10.3390/IECF2020-07901
4. Mirski, R. i in. (2021), „Pine Logs Sorting as a Function of Bark Thickness”, Forests, 12(7), 893. https://doi.org/10.3390/f12070893
5. Cywicka, D. i in. (2022), „Modelling bark thickness for Scots pine and common oak”, PLOS ONE, 17(11). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0276798
6. USDA Forest Service, Timber Volume Estimator Handbook oraz National Forest Log Scaling Handbook. https://www.fs.usda.gov/fmsc/ftp/measure/volume/docs/VolumeEstimatorHandbook.pdf