Studiul Calitatii Acustice a Lemnului de Paltin pe Picior
Studiul calității acustice a lemnului de paltin pe picior
CUPRINS
CAPITOLUL 1 LEMNUL DE PALTIN CA MATERIE PRIMĂ PENTRU CONSTRUCȚIA INSTRUMENTELOR MUZICALE
1.1 Arhitectura lemnului de paltin
1.1.1 Structura microscopică
1.1.2 Structura macroscopică
1.2 Proprietățile fizice ale lemnului de paltin
1.2.1Umiditatea si stabilitatea dimensională
1.2.2 Densitatea si proprietățile mecanice
1.2.3 Culoarea și aptitudinile decorative
1.2.4 Proprietățile acustice
1.3 Defectologia lemnului de paltin. Paltinul creț
1.4 Resurse indigene de paltin pentru construcția instrumentelor muzicale
1.5 Valorificarea lemnului de paltin
1.5.1 Produse din lemn de paltin
1.5.1.1 Sortimente de lemn brut destinate debitării
1.5.1.2 Produse obținute prin debitare
1.5.1.3 Sistematica instrumentelor muzicale obținute cu participarea paltinului
1.5.1.4 Utilizări energetice și chimice
1.5.2 Tehnologia exploatării și prelucrării lemnului de paltin în scopul confecționării instrumentelor muzicale
CAPITOLUL 2 LOCALIZAREA ȘI MATERIALUL STUDIULUI
2.1 Localizarea geografică și cadrul natural local al sondajului
2.2 Colectivitatea statistică examinată
CAPITOLUL 3 METODA DE LUCRU
3.1 Amplasarea suprafețelor de probă și măsurarea caracteristicilor fenotipice ale arborilor
3.2 Efectuarea examenului tomografic
3.3 Recoltarea probelor de creștere
3.4 Investigații de laborator
3.4.1 Indicii structurali determinați
3.4.2 Determinarea densitatii convenționale prin metoda saturației
3.5 Prelucrarea datelor experimentale
3.5.1 Prelucrarea si interpretarea tomogramelor
3.5.2 Prelucrarea statistică a informației experimentale
CAPITOLUL 4 REZULTATELE MĂSURĂTORILOR
4.1 Distribuțiile experimantale ale caracteristicilor măsurate
4.1.1 Distribuțiile caracteristicilor mofometrice ale arborilor
4.1.2 Distribuțiile caracteristicilor structurale
4.1.3 Distribuțiile proprietăților fizico-acustice
4.2 Factori de variație a caracteristicilor măsurate
4.3 Markeri morfologici ai calității interioare a arborilor
4.4 Relații între indicatorii fizico-acustici măsurați
CAPITOLUL 5 CONCLUZII
Bibiliografie
ANEXĂ: Tomogramele arborilor pe picior
CAPITOLUL 1 LEMNUL DE PALTIN CA MATERIE PRIMĂ PENTRU CONSTRUCȚIA INSTRUMENTELOR MUZICALE
Arhitectura lemnului de paltin
Denumirea de lemn de paltin, în domeniul constrcției instrumentelor muzicale, are în vedere în primul rând lemnul paltinului de munte (Acer pseudoplatanus L.), dar și lemnul de paltin de câmp (Acer platanoides L.) și de jugastru (Acer campestre L.), paltinul de câmp fiind utilizat mai puțin, iar jugastrul doar în mod excepțional (Beldeanu, 1999).
Structura microscopică
Lemnul de paltin este constituit din vase perfecte (trahee), parenchim lemnos, parenchim radial și fibre. Porii sunt mici, rari, vizibili cu lupa, nuniform împrăștiați în cuprinsul inelului anual. Mărimea și desimea porilor descresc spre limita exterioară a inelului anual, aceștia fiind izolați sau grupați radial câte doi. Razele lemnului de paltin sunt de două mărimi, unele late, bine vizibile pe secțiunea transversală sub formă de linii albicioase fine, care formează pe secțiunea radială oglinzi joase (h=1,5 mm) și altele înguste, greu vizibile cu lupa, însă, vizibile la microscop (Dinulică, 2015). Vasele lemnoase ale paltinului sunt numeroase (30-50/mm2), izolate, cu diametre de 25-50 μm, cu punctuații intervasculare complexe. Punctuațiile dintre vase și raze sunt mici și aliniate la celulele marginale (Dincă, 1999).
Figura 1: Distribuția împrăștiată Figura 2: Variația radială a mărimii Figura 3: Gruparea radială și în
și gruparea în benzi radiale a porilor pe lățimea inelului annual ciorchine a prilor de paltin
proilor din lemnul paltinului
Sursa: www.woodanatomy.ch
A B
Figura 4: Distribuția porilor în Figura 5: Aspectul microscopic al structurii razelor lemnului de paltin:
primul an de viață la un exemnplar A- secțiune radială; B- secțiune tangențială
de paltin
Figura 6: Raze uniseriate, biseriate și Figura 7: Structura primară a xilemu- Figura 8: Aspectul cambiului în
pluriseriate la paltin în secțiune tan- lui și floemului la paltinul de munte secțiune tangețială la paltin
gențială
Sursa: www.woodanatomy.ch
Figura 9: Măduva, structura primară Figura 10: Structura măduvei la paltin Figura 11: Măduva fistuloasă la un
și primele inele din structura secun- în primul an de viață exemplar matur de paltin
dară într-o tulpină juvenilă de paltin
Figura 12: Structura scoarței la platinul Figura 13: Câmpul de încrucișare la
de munte la paltin: vedere radială
Sursa: www.woodanatomy.ch
1.1.2 Structura macroscopică
Lemnul paltinului de munte este de culoare albă sidefie, alb-roșietică, alb-gălbui, uneori cu dungi longitudinale cenușii, fiind potrivit de greu, tare și omogen. Acesta prezintă raze lucioase, foarte numeroase, cu înălțimea până la 1,5 mm, evidente, uneori îngroșate la limita inelelor anuale (Beldeanu, 1999).Lemnul este unul fără duramen, uneori formează așa-numita inimă negricioasă a paltinului (duramen fals). Aspectul macroscopic al lemnului de paltin (Acer pseudoplatanus) este destul de apropiat de aspectul lemnului de arțar (Acer platanoides) existând câteva deosebiri esențiale între cele două specii. Lemnul paltinului nu prezintă pete medulare, în timp ce lemnul de arțar prezintă rar astfel de formațiuni, razele mult mai fine și oglinzile, formate, sunt mult mai mici și mai roșcate la lemnul de arțar.(Dinulică, 2015).
Figura 14: Secțiunea radială a Figura 15: Secțiunea tangențială a Figura 16: Secțiunea transversală a
lemnului de paltin. lemnului de paltin. lemnului de paltin.
Aspectul macroscopic. Aspectul macroscopic Aspectul macroscopic.
Sursa: www.fld.czu.cz (data accesării 27.05.2015)
Figura 17: Inima neagră a paltinului de munte Figura 18: Buștean de paltin de munte la o licitație din Franța
Sursa: www.afacerilemn.ro Sursa: www.revistapadurilor.ro
1.2 Proprietațile fizice ale lemnului de paltin
1.2.1 Umiditatea si stabilitatea dimensională
Umiditatea lemnului reprezintă cantitatea de apă conținută de către acesta, exprimată în raport cu masa sa.
Capacitatea de reținere a apei este diferită de la o specie la alta datorită dimensiunilor capilarelor și proporțiilor de participare a principalilor componenți chimici, punctul de saturație a fibrei care diferă cu specia. Paltinul face parte din grupa speciilor de foioase cu porii împrăștiați în cuprinsul inelului annual având punctul de saturație a fibrei cuprins între 32 și 35% (Beldeanu, 1999).
Umiditatea lemnului de paltin variază între 52% și 90%, fiind maximă la baza trunchiului, de unde scade până în zona coroanei (Dinulică, 2008).
Figura următoare ilustrează echilibrul higroscopic al lemnului ținut la diferite umidități relative în aer liber. Această umiditate se modifică prin anumite tratamente ale lemnului. Astfel, lemnul comprimat are umiditatea de echilibru cu 1-2% mai mică în aer liber și cu 5-7% în aer saturat cu vapori, decât lemnul masiv necomprimat, din aceeași specie (Filipovici, 1965) (Figura 19).
Figura 19: Variația umidității de echilibru a lemnului diferitelor specii ținute în aer liber având
diferite umidități relative (Filipovici, 1965).
Stabilitatea dimensională înseamnă contragerea, umflarea și defectele cauzate de uscare.
Datorită higroscopicității, respectiv a proprietății lemnului de a prelua si reține din mediul ambiant umiditate, sub formă de vapori sau lichidă, prin mecanisme complexe, acționate de forțe de natură chimică și fizică, asociate elementelor din structura lemnului – pereții celulari și goluri, în lemn începe să aibă loc și variația dimensiunilor acestuia. Creșterea dimensiunilor și volumului, ca urmare a creșterii conținutului de apă, poartă denumirea de umflarea lemnului. Contragerea lemnului reprezintă opusul umflării, constând în micșorarea dimensiunilor și volumului, datorită micșorării conținutului de apă legată. Dimensiunile sunt maxime atunci când lemnul conține o cantitate de apă legată, respectiv când se află la punctul de saturație a fibrei, iar dimensiunile minime se înregistreaza când acesta se află în stare absolut uscată (Beldeanu, 1999).
În afară de umiditate, umflare și contragere, o influență foarte importantă o reprezintă specia lemnoasă. Mai jos în tabelul 1 se vor menționa valorile coeficientului de umflare volumetrică pentru o serie de specii forestiere mai importante din țara noastră.
Tabel 1: Valorile coeficientului de umflare volumetrică ale lemnului unor specii forestiere importante din România (Beldeanu,1999)
În funcție de valoare coeficientului de contragere volumică, speciile forestiere sunt împărțite în următoarele categorii:
specii cu contragere mică (< 0.45%): pin negru, plop, brad, tei, pin silvestru;
specii cu contragere mijlocie (0.45 – 0.54): cireș, arțar, mesteacăn, paltin;
specii cu contragere mare (> 0.54%): fag, frasin, stejar, carpen, salcâm (Beldeanu, 1999).
Stabilitatea dimensională foarte bună a paltinului precum și omogenitatea sa deosebită permite obținerea unor suprafețe plane, cu luciu remarcabil, ușor de colorat și finisat.
1.2.2 Densitatea și proprietățile mecanice
Densitatea sau masa volumetrică a lemnului este o mărime fizică, numeric egală cu masa unității de volum a acestuia. Lemnul este un corp neomogen, prin urmare raportul dintre masa și volumul său reprezintă o densitate medie. Aceasta se exprimă în kilograme pe metru cub (kg/m3), grame pe centimetru cub (g/cm3) și tone pe metru cub (t/m3).
Determinarea densității lemnului este dependentă de o serie de factori de influență, cum ar fi: specia lemnoasă, provenineța, caracteristicile arboretelor, lățimea inelelor anuale și umiditatea lemnului.
Specia lemnoasă influențează densitatea lemnului ca urmare a deosebirilor privind natura, mărimea și proporția de participare a elementelor anatomice în componența acestuia. Luând în considerație lemnul în stare anhidră, la speciile de foioase, limita superioară ajunge la 1.47 g/cm3 (Beldeanu, 1999).Densitatea paltinului este mai scăzută în primii 20 de ani, are un maxim între 20-40 de ani și descrște peste 60-80 de ani (Dincă, 1999).
În tabelul următor sunt indicate densitați medii ale lemnului absolut uscat și la umiditatea de 12% – 15%, pentru mai multe specii din zona temperată.
Tabel 2: Densitățile aparente ale lemnului principalelor specii forestiere, în g/cm3 (Filipovici, 1965)
Proveninența reprezintă un alt factor cu inflență puternică asupra densității. Numeroase însușiri ale lemnului se transmit pe cale sexuată la descendenți, astfel că eritabilitatea densității este deosebit de mare. În acest sens printre criteriile care se cer a fi luate în considerare la alegera arborilor se numără și densitatea lemnului (Beldeanu, 1999).
Caracteristicile arboretelor. În arboretele constituite din arbori de aceeași vârstă, densitatea diferă foarte puțin de la un arbore la altul, pe când în arboretele pluriene, constituite din arbori de vârste diferite, densitatea diferă în limite relativ largi. În arboretele tinere, nu au fost identificare variații semnificative a densității. Prin reducerea consistenței, ca urmare a răriturilor de intensitate exagerată, se produce o accelerare a creșterii, ineobținerea unor suprafețe plane, cu luciu remarcabil, ușor de colorat și finisat.
1.2.2 Densitatea și proprietățile mecanice
Densitatea sau masa volumetrică a lemnului este o mărime fizică, numeric egală cu masa unității de volum a acestuia. Lemnul este un corp neomogen, prin urmare raportul dintre masa și volumul său reprezintă o densitate medie. Aceasta se exprimă în kilograme pe metru cub (kg/m3), grame pe centimetru cub (g/cm3) și tone pe metru cub (t/m3).
Determinarea densității lemnului este dependentă de o serie de factori de influență, cum ar fi: specia lemnoasă, provenineța, caracteristicile arboretelor, lățimea inelelor anuale și umiditatea lemnului.
Specia lemnoasă influențează densitatea lemnului ca urmare a deosebirilor privind natura, mărimea și proporția de participare a elementelor anatomice în componența acestuia. Luând în considerație lemnul în stare anhidră, la speciile de foioase, limita superioară ajunge la 1.47 g/cm3 (Beldeanu, 1999).Densitatea paltinului este mai scăzută în primii 20 de ani, are un maxim între 20-40 de ani și descrște peste 60-80 de ani (Dincă, 1999).
În tabelul următor sunt indicate densitați medii ale lemnului absolut uscat și la umiditatea de 12% – 15%, pentru mai multe specii din zona temperată.
Tabel 2: Densitățile aparente ale lemnului principalelor specii forestiere, în g/cm3 (Filipovici, 1965)
Proveninența reprezintă un alt factor cu inflență puternică asupra densității. Numeroase însușiri ale lemnului se transmit pe cale sexuată la descendenți, astfel că eritabilitatea densității este deosebit de mare. În acest sens printre criteriile care se cer a fi luate în considerare la alegera arborilor se numără și densitatea lemnului (Beldeanu, 1999).
Caracteristicile arboretelor. În arboretele constituite din arbori de aceeași vârstă, densitatea diferă foarte puțin de la un arbore la altul, pe când în arboretele pluriene, constituite din arbori de vârste diferite, densitatea diferă în limite relativ largi. În arboretele tinere, nu au fost identificare variații semnificative a densității. Prin reducerea consistenței, ca urmare a răriturilor de intensitate exagerată, se produce o accelerare a creșterii, inelele anuale devenind mai late, densitatea micșorându-se.
Lățimea inelelor anuale influențează densitatea în funcție de specia lemnoasă. La rășinoase, creșterea inelelor anuale conduce la descreșterea densității lemnului, creștere care se datorează diminuării proporției de lemn târziu și a proporției de traheide cu pereți groși, în timp ce lemnul timpuriu precum și traheidele cu pereți subțiri se majorează. La foioase, exceptând cazul celor cu pori împrăștiați, creșterea lățimii inelelor anuale este însoțită de creșterea densității, întrucât, crește proporția de lemn târziu și se mărește proporția celulelor cu rol de rezistență cu perții groși (Beldeanu, 1999) (Tabelul 3).
Greutatea specifică mică a lemnului este hotărâtoare pentru calitatea acustică a acestuia, greutate, care se găsește la paltinul cu ondulație nu prea deasă și puțin adâncă (ondulația trebuie să varieze între 6 și 8 mm) (Cotta, 1983).
Lemnul paltinului creț, care împreună cu molidul de rezonanță, intră în componența instrumentelor muzicale trebuie sa prezinte anumite calități tehnologice. Acesta trebuie sa fie perfect sănătos, să aibă un grad de umiditate optim (13-15°), o contragere cât mai mică posibil, o densitate mare, o duritate ridicată, o foarte bună omogenitate, ca și rezistență la compresiune, tracțiune, flexiune sau șocuri (Dincă, 1999 ).
1.2.3 Culoarea și aptitudinile decorative
Lemnul de paltin cu fibră ondulată (paltin creț) pentru fabricarea instrumentelor muzicale este cunoscut de câteva secole și foarte mult apreciat pentru aspectul său estetic. Acesta este produs în special de paltinul de munte, dar este însă specific și paltinului de câmp și mai rar jugastrului.
Ondulațiile sunt vizibile sub forma unor benzi strălucitoare, ce alternează cu benzi mate, paralele între ele, fiind rezultate în urma dispunerilor anormale a fibrelor în lemn. Lățimea benzilor, variază de la un exemplar la altul, măsurând de la câțiva milimetri până la mai mult de 1 centimetru, acestea fiind constante la unul și același arbore. Au lățime mică a benzilor arborii cu inelele anuale înguste, iar cei cu inele anuale late prezintă benzi cu lațime mai mare. Atunci când creșterile anuale sunt reduse, benzile sunt foarte mici, pierzându-se astfel desenul caracteristic. Paltinul creț prezintă mai multe desene caracteristice: fibre ondulate înguste sau late, fibre ondulate dispuse în flăcări late sau flăcări înguste.
Exemplarele având lemnul în totalitate ondulat sunt extrem de rare, dispunerea anormală a fibrelor afectând doar o parte din volumul acestuia. Fibra ondulată apare, de regulă, între colet și baza primei ramuri groase, de obicei până la înălțimea de 50-60 cm față de nivelul solului. Arborii care prezintă fibră ondulată, pot avea coaja cutată, pliurile, de 4-5 mm înălțime, mai mult sau mai puțin pronunțate, pe întreaga circumferință sau numai pe o parte a ei. Cutele sunt mai frecvente pe partea nordică sau nord-estică la trunchiului arborilor.
La arborii doborâți, existența fibrei ondulate poate fi identificată prin examinarea tapei, suprfeței cioatei în partea opusă tapei, sau secțiunea de bază a trunchiului. Se mai poate observa suprafața lemnului prin îndepărtarea cojii în diferite puncte ale trunchiului (Beldeanu, 1999).
Arborii de paltin creț trebuie sa aibă și o estetică deosebită, data de natura undelor (cu cât acestea sunt mai regulate, mai largi și mai pternice, cu atât sunt mai valoroase; cele mai valoroase sunt cele care au o lățime de 12-15 mm). Valoare unui instrument muzical se spune că este dată într-o proporție de ¾ din estetica undelor lemnului său (Dincă, 1999).
1.2.4 Proprietățile acustice
Energia sonoră este recepționată de lemn precum și de alte materiale. Modul de recepționare și emitere a energiei sonore de către lemn, depinde pe de-o parte de natura și starea lemnului, iar pe de altă parte de caractersiticile sunetului. Sub aspetul structurii, un rol important îl are orientarea fibrelor, în raport cu câmpul energiei sonore (longitudinal, radial, transversal). Dimensiunile și coeziunea fibrelor, gradul de umiditate, densitatea și proprietățile elastice, construcția membranei celulare, prezența unor substanțe chimice proprii (rășină, gome) ale lemnului sunt factori care influențează caracteristicile acustice.
Vibrațiile complexe sunt provocate în membrana celulară și în elementele anatomice de sunetele care pătrund în lemn. În urma acestor vibrații, în lemn iau naștere frecări interne, care transformă energia sonoră și o emite cu caracteristici transformate, prezentând calitatea de rezonanță (Cotta, 1983).
Proprietățile fizico-acustice ale lemnului de paltin obișnuit și paltin creț conduc la câteva sesizări importante în legătură cu utilizarea acestuia în construcția instrumentelor muzicale. În comparație cu molidul, lemnului de paltin îi corespund valori mai mici ale vitezei de propagare longitudinală a sunetului cL , radiației acustice K, factorului de calitate Q, iar în cazul densității îi corespunde o valoare superioară (Tabelul 4).
În conformitate cu valorile de mai sus, reiese că utilizarea lemnului de paltin pentru spatele instrumentelor muzicale este pe deplin justificată, el intervine în amortizarea vibrațiilor, respectiv stingerea
sunetelor, spre deosebire de molid, cu valori mai mari ale proprietăților acustice și cu o valoare mai mică a densității, încorporat în fața instrumentelor, care trebuie să răspundă necesității de a transmite aceste sunetele.
Rezultă de asemenea, din datele înscrise în tabel că, la cele două forme de paltin, obișnuit – debitat tangențial și creț debitat radial, factorul de calitate are valori apropiate, ceea ce înseamnă că, din punct de vedre al însușirilor acustice, acestea sunt la egalitate. Alegerea cu precădere a lemnului de paltin creț în construcția instrumentelor muzicale se datorează aspectului decorativ, mult apreciat, dat de desenul frumos al fibrelor ondulate și razelor late și lucioase, acesta constituind o materie primă extrem de valoroasă și foarte căutată (Beldeanu, 1999).
1.3 Defectologia lemnului de paltin. Paltinul creț.
Morfologia paltinului creț este de fapt cea a speciei Acer pseudoplatanus, particularitatea arborilor constituind-o fibra ondulată. Singurele diferențe apar, doar în structura anatomică a lemnului.
Cauzele care conduc la formarea fibrelor ondulate nu sunt cunoscute în momentul actual. Există unele supoziții fanteziste cum ar fi, “înțeparea arborilor în zona coletului de către anumite specii de insecte”, sau influența vânturilor dinspre ocean- teorie bazată pe prezența unor astfel de arbori în Croația, dar negată de prezența arborilor de paltin creț la noi în țară, adică în zone îndepărtate de ocean. Cercetări asupra factorilor care pot determina apariția acestei varietăți sunt aproape inexistente, datoită, în primul rând, rarității acestor arbori.
Lemnul paltinilor este sensibil la atacul ciupercilor (în special al celor care provoacă albăstrirea și colorațiile anormale) și al insectelor. El nu este durabil decât în stare uscată, dar poate căpăta o durabilitate artificială mărită prin impregnare (Dincă, 1999).
Paltinul de munte cu fibră ondulată, în lumea lutierilor, predomină părerea că ar crește pe soluri sărace, la altitudini mai ridicate, în general în condiții climatice dificile, dar cunoștințele actuale nu permit realizarea unei astfel de legături între aceasta anomalie și un anumit tip de stațiune. Alți autori iau în considerare cauze de ordin mecanic, cum ar fi greutatea arborilor, forța de compresiune care apare în zonele comprimate prin încovoiere, în proțiunile prezentând curbură sau în partea opusă vântului. În același timp este luată în calcul și influența factorilor ereditari, iar în acest scop au fost inițiate măsuri de înmulțire vegetativă a paltinului creț pentru determinarea apariției fibrei ondulate (Beldeanu, 1999).
1.4 Resurse indigene de paltin pentru construcția instrumentelor muzicale
Paltinul (Paltinul de munte) este cunoscut sub denumirea științifică de Acer pseudoplatanus L., după încadrarea sistematică, paltinul face parte din: Subînrengătura Angiospermae; Ordinul Sapindales; Familia Aceraceae, Genul ACER L. (Șofletea și Curtu, 2008).
Din punct de vedere morfologic paltinul este caracterizat ca arbore de mărimea I, cu înalțimi de până la 30 (40) m. Tulpina este dreaptă, uneori cu neregularități de creștere, cu scoarța netedă până la 30-40 de ani, cenușie, dezvoltând un ritidom subțire, solzos, brun, brun-gălbui, care se exfoliază în plăci de mărimi și forme variabile. Coroana este relativ largă și deasă, destul de simetrică.
Are temperament de semiumbră, dar nu atât de accentuat ca al arțarului, suportând bine starea de specie dominată în amestec cu fagul, bradul sau molidul.
Această specie în masiv atinge maturitatea pe la 30-40 de ani, iar izolat începând de la 10-15 ani, fructificând abundent, aproape anual la altitudini mici și la 2-3 ani la munte. Creștera puieților de paltin este activă, adeseori mult prea intensă decât a speciilor cu care coabitează, pe care le concurează intens, situându-se în primul etaj al arboretelor. După 60-70 de ani capacitatea sa de bioacumulare se reduce din ce în ce mai mult, fiind depașit de speciile amintite. Longevitatea este mare, de pâna la 400-500 de ani (Șofletea și Curtu, 2008).
Arealul natural al paltinului cuprinde cea mai mare parte a Europei, cu excluderea părților nordice, limita estica ajungând până la Marea Caspică. Este răspândit în special în zonele de munte. Deși nu este autohton din Insulele Britanice, Belgia, Olanda, nord-vestul Franței, nordul Germaniei sau Scandinavia, este înfloritor în aceste țări și în multe locuri este considerat naturalizat (EUFORGEN) (Figura 20).
Figura 20: Distribuția paltinului de munte în areal natural
Sursa: www.euforgen.org
Paltinul este specie de climat răcoros, cu umiditate atmosferică ridicată, condiții pe care le întâlnește în tot arealul său montan, fiind rezistent la ger și față de înghețuri. Poate vegeta bine și în climatul cu mai multă căldură estivală, mai sărac în precipitații de la dealuri sau chiar câmpie. Acesta vegetează pe soluri cu fertilitate ridicată, bine aprovizionate în baze de schimb, permeabile, cu drenaj normal, aerisite si profunde. Optimul său ecologic este caracteristic eutricambosolurilor cu mull, slab până la moderat acide, profunde, formate pe roci vulcanice și conglomerate. Mai puțin activ crește și realizează trunchiuri mai puțin valoroase pe soluri scheletice, extrem de superficiale, în chei, chiar dacă aceste stațiuni sunt zone cu precipitații accentuate (Șofletea și Curtu, 2008).
Lemnul de paltin este considerat nobil, foarte apreciat fiind mai ales așa-numitul “paltin creț”, cu fibra ondulată, folosit în industria mobilei, pentru furnir sau pentru placări interioare, instrumente muzicale ș.a. Durabilitatea, elasticitatea, luciul, capacitatea de a fi prelucrat și lustruit sunt calități mult apreciate ale lemnului de paltin. Din aceste motive, extragerea prefernțială a paltinului și exploatarea abuzivă creează o presiune nedorită asupra sa, impunându-se abandonarea acestor practici, care periclitează existența sa în fondul forestier al țării noastre.
Valoarea silviculturală a paltinului îl recomandă ca specie amelioratoare de sol, contribuind la humificare prin descompunerea frunzelor, dar și pentru consolidarea arboretelor de molid împotriva acțiunii mecanice a vântului. Este una dintre cele mai valoroase specii de amestec pentru pădurile montane. Este un apreciat arbore ornamental, cu posibilități de utilizare fie izolat, fie în aliniamente, cu înflorire abundentă și frunze frumos conformate (Șofletea și Curtu, 2008).
Genul Acer L. cuprinde cca 115 specii originare din America de Nord, Asia, Europa și Africa de Nord, dintre care 27 cultivate și la noi (5 spontane). Unele specii din genul Acer au un lemn valoros, altele sunt apreciate pentru frunzișul lor toamna viu colorat, iar unele pentru florile și fructele decorative; sunt specii melifere (Dumitriu-Tătăranu, 1960). Speciile cu importanță ridicata pentru țara noastră sunt: Acer pseudoplatanus L., Acer platanoides L., Acer campestre L., Acer tataricum L., Acer monspessulanum L..
Paltinul creț este răspândit din punct de vedere geologic pe roci magmatice, fliș, conglomerate, gresii sau marne, iar geomorfologic a fost identificat în zona montană și premontană. Climatic acesta se găsește în zonele de climă de munte și climă continentală de dealuri sau în zonele de climă cu influență oceanică, ținutul munților joși și zonele de climă de tranziție, ținutul de dealuri și podișuri înalte. Din punct de vedere edafic textura solurilor unde este prezent paltinul creț este de la mijlociu-fină la mijlocie, acestea fiind mai sărace în humus și carbon, factorii limitativi ai acestuia se dovedesc a fi pH-ul mai mare de 8,0 sau mai mic de 4,0, capacitatea de aprovizionare cu apă excesivă sau extrem oligohidrică și troficitatea potențială minimă. Specia este rezistentă la înghețurile târzii sau timpurii, la acțiunea zăpezii și a vântului, fiind însă sensibilă la insolație și la secetă. Paltinul creț este răspândit în tot arcul Carpatic, zone certe de prezență a acestuia fiind: Carpații Orientali-Depresiunea Maramureșului, Carpații Orientali-Grupa Centrală, Carpații Orientai-Grupa de Curbură, Carpații Meridionali și Subcarpații Getici, altitudinea la care acesta ajunge este cuprinsă între 750 și 1300 de metri (Dincă,1999).
1.5 Valorificarea lemnului de paltin
1.5.1 Produse din lemn de paltin
1.5.1.1 Sortimente de lemn brut destinate debitării
Buștenii de paltin trebuie să aibă diametrul minim de 40 cm, iar pentru debitarea pieselor de violoncel și contrabas sunt necesari bușteni cu diametrul de la 90 cm în sus. Regiuni mari cunoscute în țară pentru recoltarea paltinului sunt cele din jurul localităților Baia-Mare, Sighet, Gura Humorului, Dărmănești. Buștenii se prelucrează în piese semifabricate cât se poate de rapid după doborâre, altfel, din cauza căldurii, capătă anumite pete închise care devalorizează materialul (Cotta, 1983). Masa uscată a lemnului de paltin care intră în componența unei viori este de 230 grame, de 1,450 kilograme pentru violoncel și de 5 kilograme pentru
contrabas.
Pentru realizarea instrumentelor muzicale cu corzi și arcuș și cu corzi pentru ciupit, materialul lemnos se prelucrează mai întâi în semifabricate. Lemnul brut rotund se secționează în lungimi corespunzătoare, spintecarea în sferturi a pieselor obținute, spintecarea sferturilor în semifabricate. Producerea semifabricatelor trebuie terminată cel mult până în luna mai, când temperaturile ridicate pot provoca crăpături materialului. În funcție de instrumentul vizat, are loc uscarea și conservarea semifabricatelor un număr de ani diferit, timp în care se eliberează complet tensiunile interne, lemnul ajunge la un echilibru higroscopic adecvat și își stabilizează dimensiunile și forma. Depozitarea se efectuează în șoproane închise, ventilate natural. Se trece apoi la prelucrarea semifabricatelor în vederea obținerii părților componente ale instrumentelor, după care se execută asamblarea și finisarea instrumentelor confecționate (Beldeanu, 1999).
Tabel 5: Licitație masă lemnoasă fasonată din România
Sursa: www.rosilva.ro
1.5.1.2 Produse obținute prin debitare
Sub acțiunea uneltelor tăietoare paltinul se comportă foarte bine, se lucrează și se lustruiește bine, nu se scămoșază, nici nu se așchiază. Bine uscat, este foarte sonor. Se crapă și se contrage mai puțin decât celelalte specii foioase, dar la umezeală nu rezistă mult (Cotta, 1983).
Pierderea de lemn în timpul prelucrării este foarte mare (aproape 90%). Dintr-un paltin sănătos, cu diametru de 65 de cm. la înălțimea pieptului și având 12 metri lungime, se pot obține 40 de violoncele și 5 contrabase (Arbogast, 1992)(Dincă, 1999).
În cadrul unei licitații din nord-estul Franței, regiunea Alsaciei, s-a pus în vânzare un număr de 30 de loturi de bușteni de paltin de munte. La un nivel foarte ridicat s-a situat prețul mediu de adjudecare a buștenilor de paltin de munte (638 €/m3). Cele 30 de loturi vândute, însumând 36 de bușteni cu diametre între 40 și 74 cm, au obținut prețui variind între 110 și 3.055 €/m3. Dacă 21 loturi (70%) s-au vândut cu prețuri de maximum 500 €/m3, restul de 9 loturi (30%) au realizat valori de peste 500 €/m3, din care 6 loturi (dominant de paltin de munte “creț”) chiar peste 1.000 €/m3.
Prețul mediu (€/m3) al patinului de munte vândut pe picior în Franța, în funcție de diametrul și de clasa de calitate a bușteanului produs în porțiunea inferioară fusului (Revista Pădurilor) (Tabelul 6).
Tabel 6: Prețul lemnului de paltin pe picior, în funcție de calitatea și grosimea pieselor
Sursa: www.revistapadurilor.ro
Lemnul de paltin, în vederea construcției instrumentelor muzicale, este prelucrat în (Cotta, 1983):
gâturi pentru vioară, violoncel și contrabas;
spate pentru vioară, violă, violoncel, și contrabas;
eclise pentru vioară, violă, violoncel și contrabas;
eclise pentru mandolină, chitară, violoncel și contrabas;
lemn pentru călușuri de intrumente muzicale.
Pentru gâtul instrumentelor muzicale se alege semifabricatul din același buștean din care s-a confecționat și spatele, pentru a avea același desen și culoare la produsul finit.
Pentru fața și spatele viorii sau violei, semifabricatul va fi tivit în scopul de a avea o bază dreaptă și de a se elimina alburnul. Semifabricatul se spintecă prin mijloc, cu ferăstrăul circular piesa este tăiată în lungime până la capăt , iar la partea superioră rămane netăiată, luând forma arcului de cerc format de discul circular al ferăstrăului. Cele două părți nu se vor despinde decât la prelcrarea lor în fețe sau spate pentru vioară sau violă.
Pentru fața și spatele violoncelului sau a contrabasului, spintecarea celor două parți se face complet și se așază alăturat, pentru a avea aceeași structură, fiind numerotate cele două bucăți cu același număr.
Eclisele de vioară se lasă într-o singură bucată, iar cele pentru violoncel și contrabas sunt separate (spintecate) și sunt debitate câte cinci bucăți pentru un instrument (Cotta, 1983).
1.5.1.3 Sistematica instrumentelor muzicale obținute cu participarea paltinului
În construcția instrumentelor muzicale cu coarde se folosește lemnul următoarelor specii: molid, brad, paltin, fag, carpem, nuc, abanos, palisandru și pernambuc.
Paltinul este specia lemnoasă care, cantitativ, reprezintă ponderea cea mai mare la construcția instrumentelor muzicale cu coarde (din el se produc spatele, eclisele și gâtul viorilor) (Dincă, 1999).
Spatele viorii este una din părțile principale ale cutiei sonore. Aceasta întregește rolul feței, refelctă tonul produs de vibrția corzilor și dă instrumentului timbrul specific, lăsându-se o terminație necesară pentru consolidarea bazei gâtului la asamblarea acestuia cu cutia.
Rama cutiei este formată din eclise, contraeclise, butuv superior, butuc inferior și colțare. Eclisele realizează legătura între cele două plăci. Ele contribuie la consolidarea cutiei sonore și la transmiterea vibrațiilor între plăci (față și spate). Grosimea ecliselor este constantă, 1,2 mm și lățimea de 30mm.
Gâtul viorii are rolul de a tensiona corzile. Acesta se ancorează prin încleiere de cutia sonoră, prin butucul superior și terminția spatelui. La partea superioară se termină printr-o formă sculptată – voluată sau melc (Cotta, 1983).
Mai jos exemplificate sub formă tabelară instrumentele muzicale fabricate cu participarea paltinului creț sau a paltinului de munte, preluate de pe sit-ul www.hora.ro.
1.5.1.4 Utilizări energetice și chimice
Lemnul paltinului de munte conține în principal substanțe organice și subsatanțe anorganice (1% până la 1,5%).
Referitor la compoziția lemnului, acesta este format din:
Celuloză: 40% – 50%;
Lignină: 20%, uneori ajunge până la 30%;
Hemiceluloză: 15% – 25%;
Apă
Alte substanțe organice: polizaharidele, pentozani, hexozani, coloranți, ceară, alcaloizi, taninuri (Petrovici, 1987).
Ca resursă energetică, prin ardere, lemnul de paltin produce multă căldură, iar din cauza stingerii rapide a cărbunelui aceasta este de scurtă durată.
Calitatea cărbunelui este similară cu cea a fagului (Dinulică, 2008).
1.5.2 Tehnologia exploatării și prelucrării lemnului de paltin în scopul confecționării instrumentelor muzicale
Exploatarea se efectueazăn până în luna aprilie, în timpul perioadei de repaus vegetativ (conform unor tradiții, pe lună plină sau în descrștere – Arbogast, 1992, citat de Beldeanu în 1999). Diametrul minim, fără coajă, al lemnului brut rotund de paltin, la capătul subțire trbuie să fie de 36 cm, iar pentru debitarea pieselor de violoncel și contrabas se cer diametre de la 90 cm în sus. Lemnul trebuie să fie perfect sănătos și lipsit de orice fel de defect. Pentru evitarea apariției crăpăturilor, a colorațiilor anormale, acesta trebuie cât mai grabnic introdus în fabricație (din cauza căldurii, poate căpăta pete închise la culoare).
În cazul fabricației industriale a instrumentelor muzicale, semifabricatele se pot usca pe cale artificială, operație ce durează 1,5-2 luni și se efectuează cu multă prudență. Atunci când se urmărește o calitate a instrumentelor deosebită, uscarea se realizează pe cale naturală în decurs de 5-7 ani.
După Cotta, N.L.(1983), la realizarea de instrumente muzicale folosind lemn de paltin creț, se preferă lemnul cu ondulații nu prea dese și puțin adânci (6-8 mm), iar în concepția lui Arbogast, M. (1992), ondulațiile au un aspect mai frumos cu cât sunt mai regulate, mai largi, cele mai căutate fiind cele cu lățimea de 12-15 mm. La instrumentele muzicale de dimensiuni mici se folosește lemn cu ondulații fine, în schimb la cele de dimensiuni mari se folosește lemn cu ondulații largi. Foarte important este ca lemnul de paltin încorporat într-un instrument muzical să prezinte aceleași caracteristici ale ondulațiilor, pentru ca toate părțile în componența cărora intră să se armonizeze pe deplin din punct de vedre estetic. Nu se admite ca să se folosească într-un instrument lemn de paltin creț și lemn de paltin obișnuit (Arbogast, 1992)(Beldeanu, 1999).
Materialele tehnologice care se folosesc pentru protecția și estetica instrumentelor muzicale sunt: coloranții și lacurile.
Coloranții se împart în două categorii: naturali și sintetici.
Condițiile pe care trebuie să le îndeplinească un bun colorant sunt de a se dizolva bine în ulei, alcool sau esențe, precum și de a nu se descompune cu timpul la lumină, să reziste și să aibă o culoare curată. Pentru colorarea instrumentelor muzicale se utilizează coloranți pe bază de ulei sau coloranți pe bază de apă. Se preferă însa colorarea instrumentelor muzicale cu coloranți naturali, ca: șofranul, lemn galben, santalul sau pământuri colorate.
Lacurile se utilizează la finisarea instrumentelor muzicale, acestea având o influență favorabilă asupra calității acustice a instrumentului. Cele utilizate la finisarea instrumentelor muzicale sunt: lacurile pe bază de ulei, pe bază de alcool, pe bază de alcool și terebentină.
Lacurile pe bază de ulei sunt ușoare, lucioase, elastice, durabile dar se usucă mai încet decât cele cu alcool.
Lacurile pe bază de alcool se prepară mai ușor, sunt transparente, au luciu plăcut și uscarea lor se face repede, se recomandă folosirea alcoolului cu cel mai mare grad de concentrație și incolor.
Lacurile pe bază de alcool și terebentină cărora li s-a adăugat un oarecare procent de terebentină sunt elastice, transparente și ușurează solubilitatea celorlalte rășini (Cotta, 1983).
Capitolul 2 LOCALIZAREA ȘI MATERIALUL STUDIULUI
2.1 Localizarea geografică și cadrul natural local al sondajului
Suprafața luată în studiu, este situată în UP VI POSTĂVARU, administrată de Regia Publică Locală a Pădurilor Kronstadt. Fizico-geografic este situată în partea de sud a județului Brașov, bazinul hifrografic al râului Olt. Teritoriul face parte din Unitatea Carpato-Transilvană, Carpații Orientali, grupa de la curbură pe ultimile prelungiri nordice ale Masivului Postăvaru până la contactul cu Depresiunea Brașovului (Figura 21 și Figura 22).
Altitudinal, pădurile din unitatea de producție variază între 550 și 1500 m.
Figura 21: Localizarea studiului
Este greu de determinat o expoziție generală a acestei unități de bază datorită rețelei hidrografice bogate ce a dus la fragmentarea reliefului, au apărut toate tipurile de expozitții. Expoziția dominantă estea cea parțial însorită (51%), urmată de expoziția umbrită (36%) și de cea însorită (13%).
Înclinarea terenului înregistrează valori diverse, ce merg de la porțiuni cu pantă sub 16° (129,4 ha – 7%), până la înclinări repezi cuprinse între 16-30° (1042,5 ha – 56%) și foarte repezi de peste 30° (695,7 ha – 37%).
Figura 22: Localizarea regională a Masivului Postăvarul
Substratul litologic pe care s-au format solurile actuale este alcătuit din calcare, depozite de pantă alcătuite din argile reziduale și fragmente de calcar, depozite coluviale de calcar și conglomerate calcaroase, depozite aluviale formate din luturi și nisipuri. Aceste substrate au favorizat formarea de regulă a unor soluri variate ca profunzime și fertilitate. Excepție fac solurile superficiale de pe versanții calcaroși puternic înclinați, îndeosebi când se asociază cu expoziții însorite.
Rețeaua hidrografică a unității de producție este alcătuită din următoarele pâraie cu caracter permanent: Valea Putredă, Valea cu Apă, Valea Oaben, Valea Dracului, Valea Căldării și cele cu caracter nepermanent: Valea Boului, Valea Popii, Valea Seacă și Valea Variște. Regimul hidrologic este preponderent din precipitații, de tip percolativ (pânza freatică neinfluențând decât în puține cazuri vegetația forestieră) cu alimentare pluvială și pluvio-nivală.
Din punct de vedere al microclimatului, ne situăm în zona climei temperate, cu o serie de influențe oceanice din vest cât și una continentală estică. Aceasta face parte din sectorul cu climă de munte, ținutul munților mijlocii, subținutul versanților expuși.
Temperatura medie anuală este de 5,0° C. Temperatura medie a lunii celei mai recie este de -5,1° C (ianuarie), iar celei mai calde de 14,5° C (iulie).
Cantitatea medie de precipitații este de circa 950 mm. Ca urmare a influenței reliefului, precipitațiile au o repartiție teritorială neuniformă. În sectoarele cu altitudine de peste 1000 m, precipitațiile sunt mai bogate, putând ajunge la 1200 mm. Media precipitațiilor lunare este foarte variată, ea înregistrând un maxim în lunile iunie și iulie. Pe durata vegetației, cantitatea de precpitații cauzată însumează peste jumătate din totalul anual.
Regimul eolian este caracterizat prin vânturi care bat mai frecvent din sectorul vestic, sud-vestic și nord, nod-estic. Lunile cele mai periculoase din acest punct de vedere sunt martie-mai când viteza mai mare a vânturilor se poate asocia cu zăpezi umede ptând provoca rupturi.
Valoarea anuală a indicelui de ariditate „De Martonne” are valoare 63, el refelcând caracterul moderat spre continental al climatului zonei studiate.
2.2 Colectivitatea statistică examinată
Preluarea datelor din teren a avut loc în lunile aprilie-mai 2015, unde după deplasarea în teren s-a delimitat cele două suprafețe de probă. Prima localizată în Poiana Brașov, în U.P. VI Postăvaru, iar a doua pe raza localității Brașov, Strada După Ziduri. S-au inventariat un număr de 15 arbori de paltin de munte din prima suprafață de probă și 10 arbori de paltin de munte din a doua suprafață de probă, aceștia fiind aleși aleatoriu și marcați cu vopsea portocalie. Coordonatele celor 25 de arbori, precum și altitudinea acestora au fost identificate cu ajutorul GPS-ului (Tabelul 10).
Tabel 10: Coordonatele, caracteristicile cantitative și calitative ale arborilor
Capitolul 3 METODA DE LUCRU
3.1 Amplasarea suprafețelor de probă și măsurarea caracteristicilor fenotipice ale arborilor
În lucrarile desfășurate pe teren s-a avut în vedere și determinarea caracteristicilor fenotopice ale arborilor luați în studiu și anume:
diametrul la 1.30 m (în cm) – determinat ca medie pe două direcții perpendiculare cu o clupă forestieră de 80 cm, diametrele au fost rotunjite la valori întregi (D max), același procedeu s-a utilizat și pentru determinarea diametrului de la 0.30 m (D min);
lungimea tronsonului afectat de curbură – reprezentând diferența tronsonului/tronsoanelor ocupat/ocupate de curbură;
lungimea procentuală a tronsonului afectat de curbură (în %) – obținută ca raport între lungimea tronsonului afectat de curbură și înălțimea arborelui;
ovalitatea la 1.3 m (în %) – determinată prin raportul dintre diferența celor două diametre măsurate la 1.3 m și diametrul maxim (1.3 m), același procedeu s-a utilizat și pentru determinarea ovalității la 0.3 m.
lăbărțarea – obținută prin diferanța dintre diamertul mediu la 0.3 m și diametrul mediu la 1.3 m;
hipsometria arborelui;
– înălțime arbore – determinată cu Vertexul
– înălțimea primei ramuri lacome – s-a stabilit pentru arbori la care au existat pe trunchi ramuri izolate care au fost considerate lacome și nu s-au luat în considerare la stabilirea lungimii coroanei;
– înălțimea primei ramuri verzi groase de la baza coroanei
– înălțimea înfurcirii
– ponderea trunchiului (în %) – s-a obținut prin raportarea înălțimii coroanei la înălțimea arborelui
– înălțimea curburii
direcția de extragere a carotelor în raport cu punctele cardinale;
raza maximă a coroanei (R max) și raza opusă a acesteia (R’).
Figura 23: Arbori inventariați
3.2 Efectuarea examenului tomografic
Examenul tomografic s-a realizat cu ajutorul unui tomograf cu unde sonice, Arbotom, produs de firma germană Rinntech, tomograf care se regăsește în dotarea Facultății de Silvicultură și Exploatări Forestiere din Brașov.
Arbotomul este un tomograf cu impulsuri sonice dezvoltat pentru evaluarea calității structurale interioare a arborilor. Este bazat pe principiul măsurării timpului necesar undei sonice pentru parcurgerea mediului (lemn). Viteza undei sonice este corelată cu densitatea materialului și poate fi folosită astfel pentru a determina calitatea acestuia, lemnul densn transmite mai bine undele sonice decât lemnul putred sau afectat de crăpături. Pentru o interpretare cât mai bună a rezultatelor, operatorul trebuie sa dețină cunoștințe cât mai bune în ceea ce privește structura anatomică a lemnului.
Fiecare senzor al aparatului este echipat cu un vibrometru și este reglat electronic, atfel încât să permită analiza în timp-real a a impulsurilor primite. Prin lovirea senzorului cu un ciocan se poate genera undele sonice care să parcurgă lemnul, timpul necesar undei să parcurgă distanța dintre senzori este înregistrat și transformat în viteză.
Sistemul este alcătuit din:
– 25 de senzori;
– baterie pentru alimentarea senzorilor;
– cabluri conectoare (între senzori);
– cablu principal: facilitează conexiunea între baterie și senzorul numărul 1 (primul senzor);
– accesorii: cuie pentru montarea senzorilor, ciocan dotat cu un capăt pentru scoatere cuielor, busolă magnetică pentru determinarea direcției nordului (montarea primului senzor se face pe direcția nordului), ruleta de 30 m lungime pentru măsurarea circumferinței arborilor/înălțimii la care se amplasează senzorii;
– cablu de conexiune între baterie și tabletă, conexiunea se poate realiza și în mod wireless.
Pentru înregistrarea datelor și reprezentarea lor tabelară și grafică este necesar un computer personal portabil (tabletă, laptop ), la măsurătorile efectuate pentru prezenta lucrare s-a utilizat o tabletă marca Acer, achiziționată împreună cu tomograful.
Senzorii (Figura 24), în afară de vibrometru mai sunt dotați cu o unitate de procesare capabilă să interpreteze și să digitizeze semnalele. Pentru utilizare aceștia se conectează într-o linie astfel feicare senzor are două prize în care se introduc cablurile de conectare.
Senzorii se așază pe arbore prin intermediul unor cuie de oțel de care se prind cu ajutorul dispozitivului de prindere, în partea din față senzorul are un șurub care etse lovit cu ciocanul, pentru generarea undelor în secțiune. este foarte important ca singura parte lovită a senzorului să fie șurubul, astfel se previne afecarea acestuia.
Numărul de senzori care se montează pe arbore este alegerea operatorului și depinde de sarcina pentru care este utilizat aparatul și bineînțeles diametru arborelui. Montarea a doi senzori foarte aproape unul de celălalt (10 -15 cm) poate duce la neînregistrarea de valori pentru viteză, între senzorii respectivi.
Figura 24: Senzorii aparatului Arbotom montați pe arbore
Bateria (Figura 25) oferă tomografiei un votaj de bază, aceasta fiind livrată împreună cu restul echipamentului și cu un încărcător care furnizează 13,7 V. Înaintea începrii măsurătorilor bateria se va porni, iar după câteva ore de utilizare va trebui reîncărcată. Aceasta se va opri atunci când nu se execută măsurători sau atunci când se reîncarcă. Timpul necesar pentru încărcarea bateriei este de 12-14 ore.
Cablurile (Figura 25) conectoare permit realizarea conexiunii între senzori aranjați în ordine crescătoare. Cablul lung (principal) este folosit pentru conexiunea dintre baterie și primul senzor. Fieare senzor prezintă simboluri pentru intrare (săgeată îndreptată în sus) și ieșire (săgeată îndreptată în jos), priza din dreapta fiind de intrare, iar cea din stânga de ieșire. Conexiunea dintre laptop sau tabletă cu tomograf se realizează cu cablul conector USB sau HDMI care se conectează la portul USB sau HDMI al computeruui. Această conexiune se mai poate realiza și fără cablu atunci când laptopul este dotat cu un port Bluetooth.
Figura 25: Bateria, cablurile conectoare și o parte din senzorii aparatului Arbotom
Software-ul Arbotom este realizat pentru înregistrarea datelor obținute în urma măsurători și afișarea lor sub formă de matrice, linie sau grafic de suprafață. Datele înregistrate de aparat sunt: poziția senzorilor, distanțele între senzori, viteza undei, timpul în care unda parcurge distanța între senzori, eroarea procentuală care afectează datele.
Software-ul permite salvarea tuturor măsurătorilor pentru analizarea sau printarea lor. Pentru munca de teren este necesară utilizarea unui computer portabil, cu sistem de operare Windows 98 sau mai recent.
Software-ul este dotat cu un meniu de opțiuni (Options) care permite următoarele adaptări:
Program (pentru program) :
-Auto fill columns: copiază setările de pe prima linie pe toate celelalte, din coloanele: înălțime, diametru și nivel;
-Show sensor ID in tables: arată ID-ul senzorului (5 numere) în tabele, în loc să arate numărul senzorului în matricile pentru distanță, timp, viteză și eroare;
-Show mean runtimes table: adaugă un tabel în care sunt afișate mediile pentru timp;
-Show toolbar: afișează bara de unelte sub bara de meniu;
-PC COM Port: permite alegerea portului (prizei) de la computer unde se va conecta cablul de la baterie;
-Working Folder: permite selectarea fișierului unde vor fi salvate măsurătorile;
-Load options: setările care se fac în meniul de opțiuni se vor aplica la toate măsurătorile care se execută;
-Standard Bending: curbura standard care va fii pre-setată în toate măsurătorile noi. Curbura definește cât de mult linia care conectează doi senzori va fii curbă, este doar o ajustare optică și nu afectează rezultatul măsurătorilor;
-Language: sunt disponibile limbile engleză, germană și daneză;
Measurement (pentru măsurătoare):
-Number of sensors: numărul de senzori care va fii utilizat pentru măsurătoare, acesta trebuie indicat la început , nu poate fii schimbat în timpul măsurătorii.
-Sensor positioning unit: înălțimea și poziția la care este montat senzorul se pot afișa în cm sau inch.
-Circular sensor positioning: permite utilizarea următoarelor setări: Absolute, poziționare în funcție de circumferința arborelui, recomandată atunci când se măsoară diametrul cu ajutorul unei rulete sau rejanse;
Difference, atunci când în tabel se introduce diferența dintre doi senzori alăturați. Pentru această setare se poate alege între cm, inch, sau gradieni;
-Preview angle: setare care permite mișcarea vederii prin secțiune după un unghi dorit, se realizează de obicei când se dorește orientarea graficului după direcția busolei sau alte criterii.
Filter (măsurătorile pot fii filtrate folosind abaterea standard, clase de distribuție, sau gama de valori pentru unitatea de timp)
-Minimum/Maximum Velocity: arată vitezele minime și maxime care vor fii utilizate/înregistrate de sistem. În mod normal nu sunt așteptate valori sub 50m/s și peste 4000m/s.
-Distribution analysis: datele înregistrate între o pereche de senzori vor fii împărțite în 10 clase (care acoperă toată gama de valori). Clasa cu cel mai mare număr de valori va fii selectată de către sistem.
-Standard deviation correction: acest filtru selectează valori prin măsurarea abaterii standard care este multiplicată cu un factor ales de operator, pentru un factor egal cu 2 toate valorile dincolo de dublul abaterii standard vor fii omise.
Din fereastra principală a software-ului se pot face următoarele setări:
-Tree species: permite elegerea genului din care face parte specia investigată, această setare este necesară deoarece arborii din specii diferite au structuri diferite ale lemnului, structura poate afecta modul în care unda parcurge lemnul.
-North: pentru a orienta săgeata e direcția nordului.
-Height: se setează înălțimea la care sunt montați senzori, necesară în mod special pentru măsurătorile 3D.
-Position: pentru setarea poziției senzorilor pe circumferința arborelui.
-Radius-Difference: permite introducerea de valori de diferență atunci când arborii nu au formă circulară.
-Bending: setarea curburii liniei exterioare care conectează 2 senzori, ajustare optică care nu afectează măsurătorile.
Efectuarea examenului tomografic propriu-zis s-a efectuat pe parcursul a două zile, iar mai jos se prezintă modul în care s-au realizat investigațiile pentru un arbore.
După deplasarea în teren a echipamentului, acesta s-a adus langă arbore, masurându-se înălțimea de 1.3 m de la nivelul solului, în amonte, fiind înălțimea la care s-au executat determinările. Cu ajutorul busolei magnetice s-a stabilit direcția N, poziție, în care s-a inserat primul cui pe care va fi atașat senzorul 1. Numărul aproximativ de senzori s-a ales în funcție de circumferința arborelui la 1.3 m determinată cu ajutorul ruletei, după care s-au inserat cuiele, astfel încât să asigure penetrarea scoarței arborelui și pătrunderea în lemn. Atașarea s-a făcut pe circumferință la o distanță aproximativă de 20 cm, s-a procedat în acest fel deoarece majoritatea arborilor nu prezentau diferențe de la forma circulară, iar în cazul arborilor în care au existat diferențe, senzorii au fost poziționați acolo unde diferențele de la forma circulară erau vizibile. Amplsarea cuielor s-a făcut invers acelor de ceasornic, după care din meniul Options s-a setat numărul de senzori pentru măsurătoare. Pentru poziția fiecărui senzor, în fereastra principală a programului de sofware s-au introdus date corespunzătoare în funcție de poziția pe circumferință precum și înălțimea la care s-au amplsat vectorii (1.3 m) și specia arborelui (Acer). După îndepărtarea ruletei de pe circumferință s-au atașat toți senzorii în cuiele corespunzătoare. Conexiunile între senzori au for relizate cu ajutorul cablului principal, care a fost introdus în priza de intrare a senzorului 1, cablul care a fost introdus în priza de ieșire a senzorului 1 a fost introdus cu celălalt capăt în priza de intrare a senzorului 2 și așa mai departe. Conexiunea dintre baterie și tabletă s-a efectuat prin intermediul cablului dotat cu conector USB. Verificarea funcționării senzorilor se face prin pornirea bateriei și observarea vizuală a becului led al fiecărui senzor. Daca acesta este aprins verde înseamnă că senzorul a fost montat corect, dar dacă este aprins portocaliu înseamnă că senzorul nu este conectat corect. Ultimul senzor din lanț va avea întotdeauna aprins ledul de culoare portocalie. În cazul în care un senzor nu a fost conectat corect se va opri bateria, se va verifica montarea corectă a tuturor senzorilor și se va trece la următoare etapă. Verificarea conexiunii dintre baterie si tabletă se face tot vizual prin observarea becului led de pe carcasa bateriei, care în cazul unei conexiuni corecte trebuie să fie aprinsă lumina verde, iar în cazul în care ledul nu are aprinsă culoarea verde se va încerca reconectarea prin intermediul uneltei Reconect COM Port din bara de unelte. Se verifică pentru ultima dată conexiunile, prin lovirea unui senzor cu ciocanul, în urma căruia tableta va emite un sunet și toți senzorii ar trebui să fie afișați în coloana sensor name. Măsurătoarea se activează prin acționarea săgeții verzi din bara de unelte. Se lovesc senzorii cu ciocanul cu o forță aproximativ egală, observându-se schimbarea culorii ledului din verde în albastru. Aceste lovituri se repetă de aproximativ 5 ori pentru fiecare senzor după care se verifica tabelul Delta% care afișsază abaterea standard, iar în cazul perechilor de senzori la care valorile sunt mai mari de 10% se va repeta lovitura până la obținerea unor valori sub 10%. Măsurătoarea se oprește prin acționarea pătratului roșu, se opește bateria și se îndepărtează senzori și cuiele de pe arbore. Se vizualizează matricele de viteze și tomogramele (Figura 27), se salvează într-un folder urmând preluarea și prelucrarea lor.
Figura 26: Preluarea datelor de teren
Figura 27: Tomograma arborelui 9 din prima suprafață de probă
Sub formă tabelară se prezintă numărul de senzori utilizați pentru fiecare arbore măsurat din cele două suprafețe de probă (Tabelul 12).
Tabel 12: Localizarea arborilor invetariați și numărul de senzori utilizați
3.3 Recoltarea probelor de creștere
Recoltarea probelor de creștere s-a relizat de la toți arborii din cele două suprafețe de probă. De la fiecare exemplar s-a preluat câte o carotă cu burghiul Pressler de pe direcția sănătoasă a arborelui indicată de tomograma rezultată în urma măsurătorilor cu Arbotomul. Recoltarea probelor s-a făcut la înălțimea de 1.3 m de la suprafața solului. S-a măsurat diametrul arborelui pentru a știi cota până la care să se introducă filetul în lemn, având grijă ca acesta sa fie perpendicular pe axul central al trunchiului. Probele de creștere rezultate s-au introdus în suporți de hârtie, pe care s-a notat: suprafața de probă, numărul arborelui, direcția cardinală de pe care s-a recoltat proba.
Eșantionajul cu probe de creștere are parțial un caracter nedistructiv, întru-cât nu afectează utilitatea și durabilitatea lemnului examinat.
Probele de creștere au fost extrase cu ajutorul unui burghiu de sondaj marca Haglof, lungimea corpului de 650 mm, diamnetrul interior de 5mm.
3.4 Investigații de laborator
După parcurgerea etapei de teren s-a trecut la efectuarea lucrărilor de laborator.
Acestea au constat în:
măsurarea dimensiunilor probelor de creștere;
fierberea monstrelor până la saturație;
cântărirea lor în stare udă;
uscarea până s-a ajuns la masă constantă;
cântărirea lor în stare uscată.
3.4.1 Indicii structurali determinați
În laborator asupra probelor de creștere proaspăt recoltate s-au făcut măsurători în ceea ce privește (Figura 28);
– grosimea scoarței (Gs);
– lungimea lemnului fără duramen (Ld);
– zona de duramen fals.
Procentul de inimă neagră a paltinului de munte s-a determinat cu următoarea formulă:
Inima neagră a paltinului este o colorație anormală negricioasă, localizată în partea interioară a trunchiului, în unele cazuri excentric, având conturul neregulat, uneori stelat (Beldeanu, 1999).
Figura 28: Indicii structurali determinați pe o probă de creștere
3.4.2 Determinarea densității convenționale prin metoda saturației
Densitatea lemnului este numeric egală cu masa unității de volum a acestuia. Pentru a putea extinde, în condiții de siguranță statistică, mărimea momentană a densității lemnului la o specie oarecare, dintr-o zonă geografică oarecare, a trebuit căutată o metodă de determinare independentă de umiditate. Aceasta este densitatea convențională (ρc).
ρc [g/cm3] (2)
La determinarea densității prin metoda saturației fiecare probă a fost însemnată cu un marker permanent cu un semn distinctiv astfel încât să nu se producă o confuzie între probele de creștere. După ce acestea au fost finalizate, le-am pus la fiert. Durata fierberii probelor a fost de cinci ore, până când acestea se scufundau și rămâneau pe fundul oalei (Figura 29). În continuare, acestea au fost scoase din apă și așezate pe un șervețel pentru a absorbi apa în exces.
Figura 29: Fierberea probelor de creștere
Apoi acestea au fost mărunțite și cântărite pentru a stabili masa lemnului saturat. După cântărire le-am pus la uscat în termobalanță. Probele au fost câte 3 sau 4 o dată uscate, iar pentru a nu fi confundate au fost despărțite de o folie de aluminiu. Pentru această determinare s-a folosit un număr de 25 de probe, timpul de uscare variind între 45 și 56 minute. Odată uscate probele au fost recântărite pentru a determina masa lemnului uscat.
Uscarea și cântărirea probelor s-a făcut cu Termobalanța Ohaus MB 45, din dotarea laboratorului de Produse forestiere (Figura 30).
Specificațiile tehnice ale termobalanței Ohaus MB 45 sunt:
Capacitatea maximă de uscare și cântărită este de 45 g;
Temperatura de uscare este de 50…200°C;
Precizia este de 1 mg la cântărire și 0,01% pentru determinarea umidității.
Introducerea parametrilor testului de uscare au fost necesare în vederea uscării eșantioanelor recoltate.
Pornirea / oprirea ecranului și a ventilatorului se realizează prin apăsarea butonului On/Off;
Meniul de configurare a testului de uscare se face prin apăsarea butonului Test Menu, iar editarea unui test nou se alege prin opțiunea Edit Test. În interiorul meniului se lucrează cu săgețile.
Pentru uscarea probelor este necesară setarea regimului parametrilor de uscare
– Se alege profilul uscării, care repreuintă dinamica uscării în timp. Sunt 4 profile posibile: STANDART; RAMP; STEP și FAST, se alege profilul corespunzător materiei prime destinate uscării;
– Se introduce temperatura de uscare DRY TEMP (103-105°C);
– Se selectează criteriul de oprire SWITCH OFF. Se recomandă un criteriu mai exact cum ar fi AUTO 90; AUTO 60; Auto 30 ( usacarea este întreruptă în momentul în care diferența între două cântăriri succesive, efectuate la anumite intervale de timp, este mai mică de 1mg);
– Tăvița este curățată de impurități, termobalanța este tarată, iar apoi se introduc probele;
– Testul de uscare este decalnșat prin apăsarea butonului START;
– Testul se salvează prin acționarea butonului SAVE TEST;
– Prin apăsarea butonului DISPLAY se afișează testul configurat.
Figura 30: Uscarea probelor în termobalanță
Metoda saturației, pusă la punct de Keylwerth și Smith, este utilizată pe scară largă la determinarea densității convenționale a probelor de dimensiuni mici, având o precizie înaltă. Pentru calcul densității s-a folosit următoarea formulă (Beldeanu, 1999):
în care: ρsl – densitatea substanței lemnoase (constatată, de la o specie la alta: 1.53 g/cm3);
mmax – masa probei saturate;
m0 – masa lemnului anhidru.
Figura 31: Instantane la uscarea probelor cu termobalanța
3.5 Prelucrarea datelor experimentale
3.5.1 Prelucrarea și interpretarea tomogramelor
Odată cu terminarea măsurătorilor, acestea au fost salvate într-un fișier pe desktop-ul tabletei cu care s-a lucrat, urmat de copierea lor în laptopul personal în vedera prelucrării lor. Fișierele create de programul Arbotomului nu pot fi deschise decât cu acesta, fiind necesară transformarea datelor într-un alt format care să poată fi deschis și cu alte programe de software. Astfel pentru matricele de distanțe, timp, viteze și abaterea standard această transformare a constat din exportarea fișierului pentru fiecare măsurătoare din format .abt în format .txt prin: deschiderea fișierului format .abt în programul Arbotomului de pe tabletă, se accesează meniul File, se selectează Export as și se specifică denumirea fișierului în care se va salva măsurătoarea în format .txt.
În ceea ce privește preluarea tomogramelor, de pe tableta cu care s-a lucrat, operațiunea a fost mai simplă. S-a copiat imaginea tomogramei din fișierul măsurătorii și lipirea acesteia în programul Paint, din care s-a salvat în folder-ul dorit.
În funcție de zona de pe arbore și direcția cardinală de extragere a probei de creștere, din tomogramă s-a identificat senzorii cei mai apropiați de această zonă. Cu numărul senzorilor, s-a intrat în matricea tomogramei din care a fost preluată viteza sunetului. Matricea vitezelor corespunzătoare fiecărui arbore a fost copiată în programul Microsoft Excel, unde a fost realizată o medie a tuturor vitezelor. Atât viteza sunetului de pe direcția de extragere a carotei cât și media tuturor vitezelor au forst folosite în calculele ulterioare.
Figura 32: Exemplu de matrice cu valori și o tomogramă
Extragerea carotei în acest caz s-a realizat de pe direcția nordului, adică poziția senzorului 1. Din matrice a fost preluată viteza corespunzătoare senzorului 1 și 4, iar în Microsoft Excel s-a determinat media vitezelor.
3.5.2 Prelucrarea statistică a informației experimentale
Prelucrarea datelor luate de pe teren de la arborii pe picior s-a realizat electronic în programele Microsoft Office Excel și Statistica; astfel toate caracteristicile arborilor au fot introduse în programe sub formă numerică.
În programul Microsoft Excel au fost introduse datele din măsurătorile efectuate pe teren și în laborator au rezultat două baze de date: o bază de date care cuprinde caracteristicile arborilor pe picior, unde s-a mai calculat densitatea convențională, impedanța și radiația acustică (Figura 33) și cealaltă pentru matricele vitezelor măsurate de tomograf(Figura 34), din care s-a preluat viteza arborelui și s-a calculat o viteză medie, pe care am considerat-o ca fiind viteza medie pe arbore, folosite ulterior în calcule.
Figura 33: Extras din baza de date pentru arborii pe picior
Figura 34: Extras din baza de date a matricelor tomogramelor
După ce au fost introduse datele în programul Microsoft Excel a urmat prelucrarea statistică a acestora cu programul software Statistica. Cu ajutorul acestui instrument electronic au fost parcurși următorii pași:
Crearea fișierului de lucru prin accesarea din meniul File a submeniului New pentru a alege numărul de variabile (variables) și număr de rânduri (cases) care trebuie sa corespundă cu rândurile și coloanele din
Excel: 35 variabile și 25 de rânduri (Figura 35);
Crearea bazei de bate și salvarea datelor experimentale;
Figura 35: Alegerea numărului de variabile și rânduri
Se determină indicatorii statistici ai distribuțiilor experimentale (Figura 35) ale variabilelor de interes: din meniul Statistics se selectează Basic statistics, apoi Descriptive Statistics, în fereastra care a apărut se introduc variabilele de interes accesând Variables, iar din meniul Advanced se bifează următorii indicatori: media aritmetică (Mean), mediana (Median), abaterea standard (Standard Deviation), coeficientul de variație (Coefficient of Variation), limitele de încredere în care s-a aflat media, 95% (Confidence of Variation), asimetria (Skewness), excesul (Kurtosis) precum și erorile asimetriei și excesului (Std. Err., Skewness, Std. Err., Kurtosis). Prin acționarea butonului Summary va rezulta tabelul cu variabile și indicatorii selectați (Figura 36);
Printre indicatorii statistici ai distribuțiilor experimentale se află și coeficientul de variație, care se analizează și comentează astfel:
– când coeficientul de variație este 20%, va rezulta că variabila este omogenă;
– când coeficientul de variație este cuprins între 20%-30%, variabila prezintă un nivel moderat de variabilitate;
– când coeficientul de variație este > 30%, va rezulta că variabila prezintă un nivel ridicat de variabilitate și implicit, populația de măsurători e neomogenă. În cazul acesta se propune stratificarea acestor variabile după unii factori de variație care pot fi identificați.
Figura 36: Alegerea indicatorilor statistici ai distribuțiilor experimentale în programul STATISTICA
Se verifică normalitatea distribuțiilor experimentale ale variabilelor de interes: din meniul Statistics se selectează Basic Statistics, apoi Descriptive Statistics, se introduce variabila de interes prin apăsarea unui clik pe Variables, se selectează opțiunea Normality, se bifează căsuța Shapiro-Wilk’s W Test, analiza efectuându-se prin apăsarea butonului din meniul Quick, Frequency Tables; De aici interesează valoarea lui H și p. Dacă p>0.05 distribuția este normală, iar daca p<0.05 ipoteza normalității nu poate fi acceptată;
Se reprezintă grafic distribuțiile experimentale (Figura 37): din meniul Graphs se accesează butonul Histograms se introduc variabilele de interes și se apasă un clik pe OK, rezultând graficul distribuției (Figura 37);
Figura 37: Operații pentru reprezentarea grafică a distribuțiilor experimenatale în programul STATISTICA
Se estimează influența unor factori asupra mărimii variabilelor de interes. În acest scop se alege un test de semnificație potrivit.
4.1 – pentru variabilele la care distribuția este normală testul de semnificație este analiza varianței (ANOVA): se accesează meniul Statistics, apoi a submeniului ANOVA și One-Way Anova, se selectează variabilele (prima fiind cea dependentă, iar a doua fiind cea independentă), se apasă butonul OK, iar în fereastra apărută se selectează butonul All effects;
4.2 – pentru variabilele care nu respectă legea normală se alege un test de semnificție neparametric: din meniul Statistics se selectează butonul Nonparametrics, se selectează Comparing multiple indep. samples (groups), se apasă un clik pe OK, se introduc variabilele dorite (Variables), se accesează butonul Multiple comparisons of mean ranks for all groups, iar din fereastra apărută, interesează valoare lui H și p. Dacă p> 0.05, variabila dependentă nu este influențată de variabila independentă, iar dacă p< 0.05, variabila dependentă se stratifică după valorile variabilelor independente (Figura 28).
Figura 38: Apelarea testului de semnificație neparametric în programul Statistica
4.3 – pentru variabilele al căror test de semnificație este semnificativ (p<0.05) se reprezintă grafic stratificarea valorilor lor în funcție de valorile variabile independente: din meniul Graphs, submeniul 2D s-a ales 2D Box Plots, se accesează butonul Advance, se selectează în meniul Middle point la Value indicatorul Mean, la Style se alege Line. În meniul Box la Value se alege Conf. Interval, iar în Whisker la value se alege Min-Max. Se selectează variabilele și se apasă butonul OK (Figura 39).
Figura 39: Stratificarea valorilor dependente în funcție de variabilelei independente în programul STATISTICA
Corelații între caracteristicile acustice ale lemnului și caracteristicile arborilor.
5.1– Matricea coeficienților de corelație: din meniul Statistics se alege submeniul Basic statistics, din acesta se accesează Correlation matrices, se apasă butonul OK, se selectează One variable list, se introduc variabilele, se apasă butonul OK și apoi Summary. Din fereastra apărută ne intersează ceea ce este scris cu roșu (Figura 40);
Figura 40: Fereastra de lucru aferentă submeniului destinat determinării coeficienților de corelație
5.2 – Reprezentarea grafică a regresiilor între variabilele legate cu coeficientul de corelație semnificativ statistic: din meniul Graphs, se alege din submeniul 2D, Scatterplots, din Advanced se introduc variabilele (Variables), la X se introduc variabilele independete, iar la Y cele depenedente, se apasă butonul OK și va rezulta o fereastră cu un grafic, care reprezintă corelația dintre cele două variabile (Fig. 41).
Figura 41: Reprezenatrea grafică a regresiilor în programul STATISTICA
Capitolul 4 Rezultatele măsurătorilor
4.1 Distribuțiile experimentale ale caracteristicilor măsurate
4.1.1 Distribuțiile caracteristicilor morfometrice ale arborilor
Se determină indicatorii statistici ai distribuțiilor experimenatale ale caracteristicilor morfometrice ale arborilor (Tabelul 13).
Tabel 13: Indicatorii statistici ai distribuției experimentale ale variabilelor de interes
Din tabelul de mai sus reisese faptul că înălțimea arborilor este o variabilă omogenă (coef. variație 20%), iar ovalitatea la 1.30 și 0.30, lăbărțarea, lungimea și proporția curburii, înălțimea înfurcirii, proporția trunchiului și indicele de alungire sunt variabile care prezintă un nivel ridicat de variabilitate (coef. variație 30%).
Aplitudinea de variație este dată de diferențele dintre minimul și maximul variabilelor, iar acestea sunt: diametrul mediu la 1.30 și 0.30, proporția curburii și proporția trunchiului (Tabelul 13).
Se verifică normalitatea distribuțiilor experimentale ale caracteristicilor morfometrice ale arborilor (Tabelul 14).
Tabelul 14: Examinarea normalității distribuțiilor experimentale ale variabilelor de interes cu testul Shapiro-Wilk
Normalitatea distribuțiilor variabilelor de interes se verifică cu ajutorul testului Shapiro-Wilk.
Din tabelul de mai sus reiese faptul că, diametrul mediu la 1.30 și 0.30, ovalitatea la 1.30, înălțimea arborelui, înălțimea înfurcirii și proporția trunchiului sunt distribuite normal (p>0.05), iar ovalitatea la 0.30, lăbărțarea, lungimea și proporția curburii, indicele de alungire nu sunt distribuite normal, normalitatea acestora nu poate fi acceptată (p 0.05).
Distribuția variabilelor cu ajutorul histogramelor
Figura 42: Histograma diametrului mediu la 1.30 (m)
Distribuția diametrului mediu la 1.30 (m) la materialul experimental este o distribuție bimodală cu modulii 30-35 (cm) și al doilea 35-40 (cm) și 50-55 (cm) (Figura 42).
Figura 43: Histograma ovaliății la 1.30 (m)
Distribuția ovalității la 1.30 (%) la materialul experimental este normală sub formă de clopot, având un maxim în intervalul 7-8 (%) (Figura 43).
Figura 44: Histograma diametrului mediu la 0.30 (m)
Distribuția diametrului mediu la 0.30 (m) la materialul experimental este bimodală cu modulii 40-45 (cm) și al doilea 60-65 (cm) (Figura 44).
Figura 45: Histograma ovalității la 0.30 (m)
Distribuția ovalității la 0.30 (m) la materialul experimental este normală sub formă de clopot, având un maxim în intervalul 0-5 (%) (Figura 45).
Figura 46: Histograma lăbărțării (cm/m)
Distribuția lăbărțării (cm/m) la materialul experimental este o distribuție multimodală (Figura 46).
Figura 47: Histograma lungimii curburii (m)
Distribuția lungimii curburii (m) la materialul experimental este normală, de tip clopot, avănd un maxim în intervalul 0-5(m) (Figura 47).
Figura 48: Histograma proporției de curbură (%)
Distribuția proporției de curbură (%) la materialul experimental este normală, de tip clopot, cu un maxim cuprins între modulii 10-20 (%) (Figura 48).
Figura 49: Histograma înălțimii arborilor (m)
Distribuția înălțimii arborilor (m) la materialul experimental este normală, de tip clopot, cu un maxim în intervalul 24-26 (m) (Figura 49).
Figura 50: Histograma înfurcirilor (m)
Distribuția înălțimii înfurcirilor (m) la materialul experimental este normală, de tip clopot, cu un maxim în intervalul 8-10 (m), 10-12 (m) și 14-16 (m) (Figura 50).
Figura 51: Histograma proporțiilor de trunchi (%)
Distribuția proporțiilor de trunchi (%) la materialul experimental este normală, de tip clopot, cu un maxim în intervalul 55-60(%).
Figura 52: Histograma indicilor de alungire
Distribuția indicilor de alungire al coroanei la materialul experimental este bimodală cu modulii 1.0-2.0 și al doilea 3.0-3.5 (Figura 52).
4.1.2 Distribuțiile caracteristicilor structurale
Se determină indicatorii statistici ai distribuțiilor experimenatale ale caracteristicilor structurale ale arborilor(Tabelul 15).
Tabelul 15: Indicatorii statistici ai distribuției experimentale ale variabilelor de interes
Din tabelul de mai sus reiese faptul că proporția de inimă neagră prezintă un nivel ridicat de variabilitate (coef. variație > 30%), iar aplitudinea de variație dată de diferența dintre minim și maxim este și ea destul de mare.
Se verifică normalitatea distribuțiilor experimentale ale caracteristicilor structurale ale arborilor (Tabelul 16).
Tabelul 16: Examinarea normalității distribuțiilor experimentale ale variabilelor de interes cu testul Shapiro-Wilk
Normalitatea distribuțiilor variabilelor de interes a fost verificată cu ajutorul testului Shapiro-Wilk.
Din tabelul de mai sus reiese faptul că, proporția de inimă neagră nu este distribuită normal, normalitatea acesteia nu poate fi acceptată (p 0.05) (Tabelul 16).
Figura 53: Histograma procentului de inimă neagră (%)
Distribuția procentului de inimă neagră (%) prezintă un trend exponențial descrescător (Figura 53).
4.1.3 Distribuțiile proprietăților fizico-acustice
Se determină indicatorii statistici ai distribuțiilor experimenatale ale proprietăților fizico-acustice ale arborilor (Tabelul 17).
Tabelul 17: Indicatorii statistici ai distribuției experimentale ale variabilelor de interes
Din tabelul de mai sus reiese faptul că, proprietățile fizico-acustice măsurate au un grad redus de variabilitate (coef. variație 20%).
Amplitudinea de variație dată de diferența dintre minim și maxim este valabilă pentru viteza sunetului, viteza medie a sunetului și impedanța (Tabelul 17).
Se verifică normalitatea distribuțiilor experimentale ale caracteristicilor structurale ale arborilor (Tabelul 18).
Tabel 18: Examinarea normalității distribuțiilor experimentale ale variabilelor de interes cu testul Shapiro-Wilk
Normalitatea distribuțiilor variabilelor de interes a fost verificată cu ajutorul testului Shapiro-Wilk.
Din tabelul de mai sus reiese că, densitatea convențională, viteza medie a sunetului, impedanța și radiația acustică sunt variabile distribuite normal (p > 0.05), iar viteza sunetului nu este distribuită normal (p 0.05) (Tabelul 18).
Figura 54: Histograma densității convenționale (g/cm3)
Distribuția densității convenționale (g/cm3) la materialul experimental este normală, de tip clopt, având un maxim în intervalul 0.46-0.48 (g/cm3) (Figura 54).
Figura 55: Histograma vitezei sunetui (m/s)
Distribuția vitezei sunetului (m/s) la materialul experimental este bimodală cu modulii 1700-1800 (m/s) și a doilea 1400-1500 (m/s) (Figura 55).
Figura 56: Histograma vitezei medii a sunetului (m/s)
Distribuția vitezei medii a sunetului (m/s) la materialul experimental este o distribuție bimodală cu modulii 1400-1450(m/s) și al doilea 1450-1500 (m/s), 1550-1600 (m/s), 1650-1700 (m/s) (Figura 56).
Figura 57: Histograma impedanței [N*s/m3]
Distribuția impedanței [N*s/m3] la materialul experimental este normală, de tip clopot, cu un maxim în intervalul 8E-8.5E [N*s/m3] (Figura 57).
Figura 58: Histograma radiației acustice [m4/(N*s2)]
Distribuția radiației acustice [m4/(N*s2)] la materialul experimental, este bimodală cu modulii 3.4-3.6[m4/(N*s2)] și al doilea 3.0-3.2[m4/(N*s2)] și 3.6-3.8 [m4/(N*s2)] (Figura 58).
4.2 Factori de variație a caracteristicilor măsurate
Factorii a căror influență a fost testată sunt:
suprafața de probă;
arborele;
altitudinea (m);
direcția de extragere a carotei.
Se testează individual influența fiecărui factor asupra mărimilor variabilelor:
– dacă din examinarea anterioară a normalității a rezultat că variabilele respectă legea normală, atunci pentru examinarea semnificației se aplică testul analizei varianței (ANOVA) (Tabelul 19);
Tabel 19: Analiza simplă a variației variabilelor cu distribuție normală, la materialul examinat
– dacă din examinarea anterioară a normalității a rezultat că variabilele nu respectă legea normală, atunci pentru examinarea semnificației se aplică testul neparametric (Tabelul 20);
Tabel 20: Examinarea semnificației influenței unor factori asupra mărimii variabilelor neparametrice la materialul experimental
Influența unor factori asupra mărimii variabilelor de interes
Pentru variabilele independete cu influență semnificativă asupra distribuției caracteristicilor continue, au fost reprezentate grafic (Figurile de la 59 la 65) stratificarea valorilor lor experimentale.
Așa cum se poate observa din figura 59, arborii sunt mai groși în suprafața a doua decât cei din prima suprafață. De asemenea calitatea lor acustică este superioară (Figura 61) față de cei din suprafața unu.
Arborii din a doua suprafață de probă prezintă caracteristici mult mai bune în ceea ce privește valoarea diametrului mediu (m) (Figura 59), viteza medie a sunetului (m/s) (Figura 60), radiația acustică [m4/N·s2)] (Figura 61) precum și viteza sunetului (m/s).
Lăbărțarea (Figura 64) are valori mai mici în suprafața a doua decât în prima suprafață precum și ponderea de duramen fals (%) (Figura 64).
Direcțiile eșantionate ce preferință au fost cele de pe Nord, Est, Sud. Între direcții nu sunt diferențe importante cu privire la radiația acustică [m4/N·s2)] (Figura 62).
Figura 59: Influența suprafeței de probă asupra diametrului mediu (cm)
Figura 60: Influența suprafeței de probă asupra vitezei medii a sunetului (m/s)
Figura 61: Influența suprafeței de probă asupra radiației acustice [m4/(N*s2)]
Figura 62: Influența direcției de scoatere a carotei asupra radiației acustice [m4/(N*s2)]
Figura 64: Influența suprafeței de probă asupra lăbărțării (cm/m)
Figura 64: Influența suprafeței de probă asupra procentului de inimă neagră (%)
Figura 65: Influența suprafeței de probă asupra vitezei sunetului (m/s)
4.3 Markeri morfologici ai calității interioare a arborilor
Între lăbărțare (cm/m) și proporția de duramen fals (%) este o relație de directă proporționalitate, care permite recunoașterea arborilor cu proporție mare de inimă neagră (%) după mărimea lăbărțării (cm/m) (Figura 66).
Indicele de alungire este un indicator al asimetriei coroanei. Rezultatele noastre arată că arborii cu asimetrie pronunțată a coroanei au lemnul mai dens (g/cm3), probabil din cauza consecințelor tensiunilor interne manifestate în trunchiul arborilor (Figura 67).
Figura 66: Regresia procentului de duramen fals (%) cu lăbărțarea (cm/m) arborilor
Figura 67: Regresia densității convenționale (g/cm3) cu indicele de alungire al coroanei
4.4 Relații între indicatorii fizico-acustici măsurați
În figurile 68-73 se prezintă relațiile reciproce între indicatorii fizico-acustici. Așa cum se poate remarca, legăturile între acești indicatori sunt curbilinii cu precădere între viteză și densitate.
Figura 68: Regresia vitezei sunetului (m/s) cu densitatea convențională (g/cm3)
Din regresia reprezentată în figura 68 se poate remarca faptul că valoarea densității de 0.480 g/cm3 împarte distribuția vitezei sunetului (m/s) în două părți. Până la valoarea amintită mai sus există o direct proporționalitate între densitate (g/cm3) și viteza sunetului (m/s), iar după această valoare se înregistreză o invers proporționalitate. Prin urmare arborii cu o densitate (g/cm3) mai mare au o viteză de propagare a sunetului mai mare.
Figura 69: Regresia impedanței [N*s/m3] cu viteza sunetului (m/s)
Din figura 69 se poate observa faptul că impedanța [N*s/m3] crește concomitent cu viteza sunetului (m/s).
Figura 70: Regresia vitezei medii a sunetului (m/s) cu radiația acustică [m4/N*s2)]
Din figura 70 se deduce faptul că radiația acustică are valorile cele mai multe cuprinse între 3.0-3.8 [m4/N·s2)], iar viteza medie a sunetului este ascendentă de la 1450 m/s la 1550 m/s. Prin urmare cu cât densitatea [m4/N·s2)] este mai mare cu atât viteza de propagare a sunetului (m/s) este mai mare.
Figura 71: Regresia dintre impedanță [N*s/m3] și radiația acustică [m4/N*s2)]
Figura 72: Regresia dintre radiația acustică [m4/N*s2)] și densitatea convențională (g/cm3)
Prin acest rezultat se confirmă ceea ce se presupune din experiența lutierilor, adică valorile densității lemnului de rezonanță și ale radiației acustice trebuie să fie mai mici.
Figura 73: Regresia dintre radiația acustică [m4/N*s2)] și viteza sunetului (m/s)
Se poate observa din graficul de mai sus că viteza sunetului înregistreaza mai multe valor în intervalul 1600-1800 m/s, iar radiația acustică variază de la 3.0 la 3.8 [m4/N·s2)]. Cu cât viteza sunetului(m/s) este mai mare cu atât radiația acustică [m4/N·s2)] are valori mai mari.
Capitolul 5 Colcluzii
Lemnul paltinului de munte este una dintre cele mai apreciate și importante materii prime pentru fabricarea instrumentelor muzicale. Valoarea lui estetică ,îndeosebi a paltinului creț care se datorează fibrelor sale ondulate și calitatea acustică ridicată sunt propice pentru fabricarea componentelor instrumentelor muzicale.
Prin lucrarea prezentă s-a urmărit realizarea unui studiu al vitezei de propagare a sunetului (m/s) în lemnul paltinului de munte care să scoată în evidența variația, influența și relațiile cu celelalte proprietăți acustice.
Pentru realizarea acestui studiu s-a ales două suprafețe de probă ce au conținut un număr de 25 de arbori la care s-au măsurat și calculat următoarele caracteristici morfometrice: diametrul maxim la 1.30 m, diametrul minim la 1.30 m, diametrul mediu la 1.30 m, ovalitatea la 1.30 (%), diametrul maxim la 0.30 m, diametrul minim la 0.30 (m), diametrul mediu la 0.30 (m), ovalitatea la 0.30 (%), lăbărțarea (cm/m), lungimea curburii (m), proporția de curbură (%), înălțimea curburii(m), înălțimea arborelui (m), înalțimea coroanei (m), proporția de trunchi (%), înălțimea primei ramuri lacome (m), raza maximă a coroanei (m), raza minimă (m), indicele de alungire. Cu tomograful s-a măsurat viteza sunetului (m/s), iar cu ajutorul densității convenționale (g/cm3) s-a putut determina radiația acustică [m4/N·s2)] și impedanța [N·s/m3]. În laborator la probele de creștere prelevate de pe teren pe direcții diferite s-a măsurat grosimea scoarței (mm), lungimea lemnului fără duramen fals (mm), zona de duramen fals (mm) și procentul de inimă neagră (%). Apoi s-a determinat densitatea convențională (g/cm3) prin metoda saturației. În acest scop, probele extrase au fost puse la fiert până la saturație, s-a notat masa înainte de uscare, etapă urmată de uscarea lor cu termobalanța.
Rezultatele din teren și laborator au fost introduse în Microsoft Excel 2010 (rezultând 35 de coloane și 25 de rânduri) și importate în programul STATISTICA unde au fost determinați indicatorii statistici, normalitățile distribuțiilor experimentale, graficele distribuțiilor experimentale, influențele unor factori supra variabilelor de interes. Cu ajutorul acestor indicatori s-a urmărit identificare anumitor corelații între caracteristicile acustice ale lemnului și caracteristicile arborilor.
Prelucrarea statistică a rezultatelor și reprezentarea lor grafică a condus la următoarele rezultate:
arborii din a doua suprafață de probă prezintă caracteristici mult mai bune în ceea ce privește valoarea diametrului mediu (m), viteza medie a sunetului (m/s), radiația acustică [m4/N·s2)] precum și viteza sunetului (m/s).
arborii din a doua suprafață de probă au o calitate acustică superioară față de cei din prima suprafață;
mărimea lăbărțării (cm/m) permite recunoașterea arborilor cu proporție mare de inimă neagră (%);
între direcțiile de prelevare a probelor nu sunt diferențe importante cu privire la radiația acustică [m4/N·s2)];
indicele de alungire arată că arborii cu asimetrie pronunțată a coroanei au lemnul mai dens (g/cm3), probabil din cauza tensiunilor interne manifestate în trunchiul arborilor;
arborii cu o densitate mai mare au o viteză de propagare a sunetului (m/s) mai mare;
cu cât este mai mare radiația acustică [m4/N·s2)], cu atât viteza de propagare a sunetului (m/s) este mai mare;
cu cât lemnul este mai dens (g/cm3), cu atât radiația acustică are valori mai ridicare [m4/N·s2)];
valorile densității și radiației acustice ale lemnului de rezonanță trebuie sa fie cât mai mici.
Mulțumiri:
Această lucrare nu s-ar fi putut realiza fără ajutorul colegilor și prietenilor – Mihai Ionel Vladislav și Eugen Iustin Bereș – care m-au ajutat la culegerea datelor de teren, care în majoritatea lor s-au desfășurat pe timp nefavorabil, iar pe această cale vreau să le mulțumesc pentru tot ce au făcut pentru mine.
Aș dori să aduc mulțumiri familiei, care m-a ajutat și susținut atât moral cât și financiar pentru realizarea acestei lucrări.
Nu în ultimul rând vreau să mulțumesc domnului profesor îndrumător – Florin Dinulică, care a avut răbdarea de a-mi explica și însuși informații cu privire la calitățile lemnului de paltin.
Bibliografie
Beldeanu, E. C., 1999: Produse forestiere și studiul lemnului. Editura Univerității Transilvania, Brașov, pag. 181, 228-230, 246, 266-270, 277, 286-287, 336-340.
Cotta, N. L., 1983: Proiectarea și tehnologia fabricării produselor industriale din lemn. Editura Didactică Și Pedagogică București, pag. 310-311, 314, 344, 348-349.
Dincă, L., 1999: Cercetări privind cunoașterea condițiilor staționale și a exigențelor ecologice ale sorbului (Sorbus Torminalis (L.) Crantz) si paltinului creț (Acer Pseudoplatanus L.) în vederea extinderii lor in cultură. Universitatea Transilvania Brașov. Teză de doctorat,pag. 24-29, 172-173.
Dinulică, F., 2008: Lemnul speciilor forestiere de interes economic în România. Material în format electronic, 48 pagini.
Dinulică, F., 2015: Identificarea lemnului speciilor forestiere. Material în format electronic.
Dumitriu-Tătăranu, I., 1960: Arbori și arbuști forestieri și ornamentali cultivați în R.P.R., Editura Agro-Silvică București.
Filipovici, J., 1965: Studiul lemnului Vol. II. Editura Didactică Și Pedagogică București, pag. 21, 120-121.
Nicolescu, V.N., Ehrhart, Y., Fellmann, M., De Ferrieres, T., 2010: Un exemplu de colaborare transfrontalieră: licitație de masă lemnoasă franco-germană din februarie 2010, Revista Pădurilor, Nr. 2/2010.
Petrovici, V. G., 1987: Chimia Lemnului: Repografia Univerității din Brașov.
Șofletea, N., Curtu, A.L., 2008: Dendrologie. Editura „Pentru Viață”, pag. 290-293.
*** Amenajamentul U.P. VI Postăvaru. Regia Publică Locală a Pădurilor Kronstadt.
www.woodanatomy.ch (data accesării 26.05.2015);
www.fld.czu.cz (data accesării 27.05.2015);
www.afacerilemn.ro ( data accesării 27.05.2015);
www.euforgen.org (data accesării 28.05.2015);
www.rosilva.ro (data accesării 29.05.2015);
www.hora.ro (data accesării 29.05.2015).
www.revistapadurilor.ro (data accesării 29.05.2015);
Anexă: Tomogramele arborilor pe picior
Tomograma arborelui 1 din prima suprafață de probă
Tomograma arborelui 2 din prima suprafață de probă
Tomograma arborelui 3 din prima suprafață de probă
Tomograma arborelui 4 din prima suprafață de probă
Tomograma arborelui 5 din prima suprafață de probă
Tomograma arborelui 6 din prima suprafață de probă
Tomograma arborelui 7 din prima suprafață de probă
Tomograma arborelui 8 din prima suprafață de probă
Tomograma arborelui 9 din prima suprafață de probă
Tomograma arborelui 10 din prima suprafață de probă
Tomograma arborelui 11 din prima suprafață de probă
Tomograma arborelui 12 din prima suprafață de probă
Tomograma arborelui 13 din prima suprafață de probă
Tomograma arborelui 14 din prima suprafață de probă
Tomograma arborelui 15 din prima suprafață de probă
Tomograma arborelui 1 din a doua suprafață de probă
Tomograma arborelui 2 din a doua suprafață de probă
Tomograma arborelui 3 din a doua suprafață de probă
Tomograma arborelui 4 din a doua suprafață de probă
Tomograma arborelui 5 din a doua suprafață de probă
Tomograma arborelui 6 din a doua suprafață de probă
Tomograma arborelui 7 din a doua suprafață de probă
Tomograma arborelui 8 din a doua suprafață de probă
Tomograma arborelui 9 din a doua suprafață de probă
Tomograma arborelui 10 din a doua suprafață de probă
Bibliografie
Beldeanu, E. C., 1999: Produse forestiere și studiul lemnului. Editura Univerității Transilvania, Brașov, pag. 181, 228-230, 246, 266-270, 277, 286-287, 336-340.
Cotta, N. L., 1983: Proiectarea și tehnologia fabricării produselor industriale din lemn. Editura Didactică Și Pedagogică București, pag. 310-311, 314, 344, 348-349.
Dincă, L., 1999: Cercetări privind cunoașterea condițiilor staționale și a exigențelor ecologice ale sorbului (Sorbus Torminalis (L.) Crantz) si paltinului creț (Acer Pseudoplatanus L.) în vederea extinderii lor in cultură. Universitatea Transilvania Brașov. Teză de doctorat,pag. 24-29, 172-173.
Dinulică, F., 2008: Lemnul speciilor forestiere de interes economic în România. Material în format electronic, 48 pagini.
Dinulică, F., 2015: Identificarea lemnului speciilor forestiere. Material în format electronic.
Dumitriu-Tătăranu, I., 1960: Arbori și arbuști forestieri și ornamentali cultivați în R.P.R., Editura Agro-Silvică București.
Filipovici, J., 1965: Studiul lemnului Vol. II. Editura Didactică Și Pedagogică București, pag. 21, 120-121.
Nicolescu, V.N., Ehrhart, Y., Fellmann, M., De Ferrieres, T., 2010: Un exemplu de colaborare transfrontalieră: licitație de masă lemnoasă franco-germană din februarie 2010, Revista Pădurilor, Nr. 2/2010.
Petrovici, V. G., 1987: Chimia Lemnului: Repografia Univerității din Brașov.
Șofletea, N., Curtu, A.L., 2008: Dendrologie. Editura „Pentru Viață”, pag. 290-293.
*** Amenajamentul U.P. VI Postăvaru. Regia Publică Locală a Pădurilor Kronstadt.
www.woodanatomy.ch (data accesării 26.05.2015);
www.fld.czu.cz (data accesării 27.05.2015);
www.afacerilemn.ro ( data accesării 27.05.2015);
www.euforgen.org (data accesării 28.05.2015);
www.rosilva.ro (data accesării 29.05.2015);
www.hora.ro (data accesării 29.05.2015).
www.revistapadurilor.ro (data accesării 29.05.2015);
Anexă: Tomogramele arborilor pe picior
Tomograma arborelui 1 din prima suprafață de probă
Tomograma arborelui 2 din prima suprafață de probă
Tomograma arborelui 3 din prima suprafață de probă
Tomograma arborelui 4 din prima suprafață de probă
Tomograma arborelui 5 din prima suprafață de probă
Tomograma arborelui 6 din prima suprafață de probă
Tomograma arborelui 7 din prima suprafață de probă
Tomograma arborelui 8 din prima suprafață de probă
Tomograma arborelui 9 din prima suprafață de probă
Tomograma arborelui 10 din prima suprafață de probă
Tomograma arborelui 11 din prima suprafață de probă
Tomograma arborelui 12 din prima suprafață de probă
Tomograma arborelui 13 din prima suprafață de probă
Tomograma arborelui 14 din prima suprafață de probă
Tomograma arborelui 15 din prima suprafață de probă
Tomograma arborelui 1 din a doua suprafață de probă
Tomograma arborelui 2 din a doua suprafață de probă
Tomograma arborelui 3 din a doua suprafață de probă
Tomograma arborelui 4 din a doua suprafață de probă
Tomograma arborelui 5 din a doua suprafață de probă
Tomograma arborelui 6 din a doua suprafață de probă
Tomograma arborelui 7 din a doua suprafață de probă
Tomograma arborelui 8 din a doua suprafață de probă
Tomograma arborelui 9 din a doua suprafață de probă
Tomograma arborelui 10 din a doua suprafață de probă
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Studiul Calitatii Acustice a Lemnului de Paltin pe Picior (ID: 124289)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.