Comparison of some debarking tools in terms of productivity and debarking quality

Abstract

In this research, the use of the motosoyar, which was previously developed by mounting a peeling device on a brush cutter, in the field and the determination of the resulting efficiency; in addition, it was aimed to determine the implementation potential of the motosoyar by comparing the work productivity of the motosoyar with the chainsaw-mounted debarking equipment and the axe. In addition, it was aimed to compare the debarking quality of these three tools by accepting the amount of bark remaining on the log surface as an indicator. A certified employee; in the same field conditions, in the same stand, in the same tree species (Pinus brutia Ten.), cut and sorted on the same dates, the bark of logs of similar height and different diameters was stripped with these three tools. Work efficiency was determined through time studies; debarking quality was calculated over the amount of bark remaining on the log. In debarking operations of logs with an average diameter of 25 cm, medium diameter and 3 m length, the chainsaw was more efficient in all time periods (3.65 m3/h), motosoyar (3.06 m3/h) was found to be efficient compared to the axe (1.25 m3/h), but inefficient compared to the chainsaw. In terms of debarking quality, it has been determined that the axe peels more cleanly (remaining shell amount; 1.65%), the chainsaw follows it with a rate of 2.73%, and the motosoyar peels at a level of 3.42%. With the improvement of the system structure (arrangement of belt and shaft arm) of motosoyar, it has shown a performance that can be as efficient and useful as a chainsaw. It has been revealed that Motosoyar has implementation potential as well as theoretical, technical, economic and ergonomic potential in debarking works.

Keywords

• Debarking
• Motosoyar
• Debarking tool
• Chainsaw-mounted debarker
• Axe
• Productivity

Bazı kabuk soyma araçlarının verim ve kabuk soyma kalitesi açısından karşılaştırılması

Abstract

Türkiye ormancılığında, ibreli ağaç türlerinin hasadında, kabuk soyma işleri çoğunlukla meşcere içinde (kütük dibinde) gerçekleştirilmektedir. Bu çalışmada, motorlu testerelere monte edilmesi için tasarlanan kabuk soyma aparatının, modifiye edilip motorlu çalı tırpanına montajlanmasıyla elde edilen ve motosoyar adı verilen aracın kabuk soyma operasyonlarındaki kullanılabilirliği konu edilmiştir. Çalışmanın amacı; motosoyarın kabuk soymadaki uygulama potansiyelini ortaya koyabilmek için motosoyarın iş verimi ve kabuk soyma kalitesini, balta ve motorlu testere ile karşılaştırıp değerlendirmektir. Antalya Orman Bölge Müdürlüğü Akseki Orman İşletme Müdürlüğü sınırları içindeki devlet ormanlarında aynı ağaç türünde (kızılçam; Pinus brutia Ten.), aynı meşcere koşullarında, tecrübeli ve sertifikalı bir operatörle, aynı zaman periyodunda hasat edilmiş benzer boy ve farklı çaplardaki tomrukların kabukları, üç farklı araç-gereçle soyulmuştur. Araç-gereç farklılıklarından kaynaklanan kabuk soyma performansı, iş-zaman etütlerinden elde edilen iş verimiyle; kabuk soyma kalitesi ise tomrukta kalan kabuklu alan miktarından elde edilen oranla belirlenmiş ve birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Sonuçlar; ortalama 25 cm orta çap ve 3 m boya sahip tomrukların kabuklarının soyulmasında, tüm zaman dilimleri ölçeğinde motorlu testerenin en yüksek verime sahip olduğunu (3.65 m3/sa); motosoyarın (3.06 m3/sa) baltaya (1.25 m3/sa) göre daha verimli olmasına karşın motorlu testereye göre veriminin düşük olduğunu göstermiştir. Soyma kalitesi yönünden baltanın daha temiz (kalan kabuk miktarı; %1.65) soyma yaptığı, motorlu testerenin % 2.73’ lük oranla onu izlediği ve motosoyarın ise %3.42’lik bir düzeyde kabuk bıraktığı tespit edilmiştir. Motosoyar; sistem yapısının iyileştirilmesiyle (kayış ve şaft kolunun düzenlenmesi) motorlu testere kadar verimli ve kullanışlı olabilecek bir performans göstermiştir. Motosoyarın, kabuk soyma işlerindeki (daha önceki çalışmalarda belirlenen) teorik, teknik, ekonomik ve ergonomik potansiyeli yanında, uygulama potansiyeline de sahip olduğu ortaya konulmuştur.

Keywords

• Kabuk soyma
• Kabuk soyma aparatı
• Motorlu testereye montajlı kabuk soyma
• Balta
• İş verimi

Thanks

Bu makale, Prof. Dr. Mehmet EKER danışmanlığında, ISUBÜ Lisansüstü Eğitim Enstitüsü’nde, Eray ÖZTÜRK tarafından tamamlanan Yüksek Lisans tezinden yararlanılarak hazırlanmıştır. İlgililere teşekkür ederiz.

References

1. Alkan, H., Eker, M., 2005. Orman kaynaklarından faydalanmanın sürdürülebilirliğine dar ölçekli bir bakış. Türk ormancılığında uluslararası süreçte acil eyleme dönüştürülmesi gereken konular, mevzuat ve yapılanmaya yansımaları. Orman Mühendisleri Odası Sempozyumu, 22-24 Aralık, Antalya, s. 423-437.
2. Alkan, H., Korkmaz, M., Eker, M., 2010. Sürdürülebilir orman yönetiminde yaşanan gelişmeler, karşılaşılan sorunlar ve çözüm önerileri: Isparta Orman Bölge Müdürlüğü örneği. III. Ulusal Karadeniz Ormancılık Kongresi, 20-22 Mayıs, Artvin, s. 56-67.
3. Baroth, R., 2005. Literature Review of the Latest Development of Wood Debarking. Control Engineering Laboratory Report A, No 27, University of Oulu, Finland.
4. BASEH, 2022. Ağaç Kabuk Soyma Aparatları. Bahtiyar Motor Sanayi Ltd. Şti., İzmir. http://www.baseh.com/v/category/106-kabuk-soyma-aparatlari.html Erişim: 23.10.2022
5. Björheden, R., 1991. Basic time concepts for international comparisons of time study reports. Journal of Forest Engineering, 2(2): 33–39.
6. Carus, S., 2002. Bazı hacim formüllerinin seksiyon, gövde ve bağıl uzunluklara göre kıyaslanması. Süleyman Demirel Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 1: 101-114.
7. Chahal, A., Ciolkosz, D., Puri, V., Jacobson, M., Liu, J., 2021. Mechanical characteristics of wood-bark interface of shrub willow. Industrial Crops and Products, 162: 1-7.
8. Çağlar, S., 2021. Work efficiency and physical workload during the manual debarking of Scotch pine trees. International Journal of Forest Engineering, 32(3): 246-255.

9. Çoban, C., 1975. Göknar ve Çam Tomrukların Uzun Boylu ve Kabuklu Olarak Hasadıyla Uygulanmakta Olan Yöntemin Ekonomik Yönden İrdelenmesi. Ormancılık Araştırma Enstitüsü, Teknik Bülten Serisi No:73, Gürsoy Basımevi, Ankara.
10. Çoban, H.O., Eker, M., 2014. GIS based strategy on timber transportation system in mountainous forest regions. 5th Forest Engineering Conference (FEC) & 47th International Symposium on Forestry Mechanization (FORMEC), 23-26 September 2014, Gerardmer (France), pp.1-2.
11. Ding, F., İbrahim, F., Gagne, P., 2012. MPC based ring deberking process optimization. 25th IEEE Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering, 29 April 2012 - 02 May 2012, Montreal, QC, Canada, pp. 1-4.
12. Dingil, S., 1991. Kızılçam (Pinus brutia Ten.) ve Sedir (Cedrus libani A. Richard) Ağaç Türlerinde Yapacak ve Yakacak Odun Elde Edilmesinde İş ve Zaman Analizleri. Ormancılık Araştırma Enstitüsü Yayınları, Teknik Bülten Serisi No: 213, Ankara.
13. Doğan, A., 2015. İş Etüdü Yöntem Bilgisi. Türkiye Cumhuriyeti Bilim, Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı Verimlilik Genel Müdürlüğü, Ankara.
14. Eker, M., Şefik, M., 2019. Developing and testing of a debarking tool (moto-debarker) mounted to brushcutter. Turkish Journal of Forestry, 20(4): 411-420.
15. Eker, M., 2004. Ormancılıkta odun hammaddesi üretiminde operasyonel planlama modelinin geliştirilmesi. Doktora tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon.
16. Eker, M., 2015. Asli Orman Ürünlerinin Üretim İşlerinde İş-Zaman Analizlerinin Yapılması ve Standart Zamanların Hesaplanması. Orman Genel Müdürlüğü Üretim İşlerinde İş-Zaman Analizleri Projesi, Proje No: 15.5601/2013-2015 , Isparta.
17. Eker, M., Çoban, H.O., Acar, H.H., 2011. Time study and productivity analysis of chainsaw mounted log debarker in southern pine forests of Turkey. African Journal of Agricultural Research, 6: 2146-2156.
18. Eker, M., Çoban, H.O., Korkmaz, M., Alkan, H., Özçelik, R., Gürlevik, N., Acar, H.H., 2013. Ormancılıkta Hasat Artıklarının Tedarik Edilebilirliğinin Araştırılması. TÜBİTAK, Proje Sonuç Raporu, Proje No:110O435, Isparta.
19. Eker, M., Özer, D., 2015. Selection of debarking technique for pine logs in cut-to-length harvesting method. Proceedings of the 48th International FORMEC Symposium, 4-8 October, Linz, Austria, pp. 123-128. ISBN:978-3-9000932-29-9.
20. Erdaş, O., Acar, H.H., Eker, M., 2014. Orman Ürünleri Transport Teknikleri. Karadeniz Teknik Üniversitesi Orman Fakültesi Yayın No: 233/39, Trabzon.
21. Franklin, G., 1992. Flail Chipharvestor Delimber-Debarker-Chipper: Productivity and Chip Quality in Hardwood. Technical Note TN-187, FERIC, Pointe Claire, PQ, Canada.
22. Gagnon, R., Couturier J.P., Gagné, P., Ding, F., İbrahim, F., 2013. Method and System for Detecting the Quality of Debarking at the Surface of Awooden Log. United States Patent Application, Publication No: US 2013/0333805 A1, USA. https://patentimages.storage.googleapis.com/e4/fd/f7/928d392bbbce44/US20130333805A1.pdf, Accessed: 09.10.2022
23. Geray, A.U., 1978. Ormancılıkta gerçek tarife bedeli ve bunun işletmenin entansitesini tayin hususunda bir kriter olarak kullanılması üzerine araştırmalar. Istanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 25(2): 220-269.
24. Gingras, J.F., 1992. Fibre Recovery Efficiency of Wood Harvesting Systems. Technical Note TN-186, FERIC, Pointe Claire, PQ, Canada.
25. Gülci, N., Akay, A.E., Erdaş, O., 2017. Productivity assessment of alternative timber debarking methods. Šumarski List, 9(10): 469–476.
26. Gürtan, H., 1969. Değişik Tipli Balta ve Kabuk Yontma Demirlerinin İş Verimleri. Ormancılık Araştırma Enstitüsü Yayınları, Teknik Bülten Serisi No:38, Ankara.
27. Hartsough, B., Spinelli, R., Pottle, S., Klepac, J., 2000. Fiber recovery with chain flail delimbing/debarking and chipping of hybrid poplar. International Journal of Forest Engineering, 11: 59–65.
28. Harstela, P., 1991. Work studies in forestry. Silva Carelica, 18: 41.
29. Heppelmann, J.B., Labelle, E.R., Wittkopf, S., Seeling, U., 2019. In-stand debarking with the use of modified harvesting heads: A potential solution for key challenges in European forestry. European Journal of Forest Research, 138(6): 1067-1081.
30. Hopmans, P., Stewart, HTL., Flinn, DW., 1993. Impacts of harvesting on nutrients in a eucalypt ecosystem in southeastern Australia. Forest Ecology and Management, 59(1–2): 29–51.
31. IBM, 2022. Statistical Package for the Social Sciences Program. https://www.ibm.com, Accessed: 09.10.2022
32. İlter, E., Çakır, M., Yüksel, S., 1986. Büyükdüz Araştırma Ormanı Serisinde Yapacak ve Yakacak Odun Üretiminden Satışına Değin Gerekli Tüm Süreçlere İlişkin İş Analizlerinin ve Bunlara Dayalı Birim Maliyetlerin Saptanması. Ormancılık Araştırma Enstitüsü Yayınları, Teknik Bülten Serisi No:158, Ankara. Kanawaty, G., 1997. İş Etüdü. Milli Prodüktivite Merkezi Yayınları, Yayın No:29, Mert Matbaası, Ankara. Kharrat, W., Hernández, R. E., Cáceres, C. B., Blais, C., 2020. Ring debarking efficiency of frozen balsam fir logs is affected by the radial force but not by the log position on the stem. Canadian Journal of Forest Research, 50(12): 1323-1332.
33. Laganière, B., Hernández, R.E., 2005. Effects of radial force and tip path overlap on the ring debarking efficiency of frozen balsam fir logs. Forest Products Journal, 55(3): 44-49.
34. Magagnotti, N., Spinelli, R., 2012. Good Practice Guidelines For Biomass Production Studies. COST Action FP-0902, WG 2 Operations Research and Measurement Methodologies, CNR IVALSA, Italy.
35. McEwan, A., Brink, M., Spinelli, R., 2017. Factors affecting the productivity and work quality of chain flail delimbing and debarking. Silva Fennica, 51(2): 14.
36. Murphy, G., 2020. In-Forest Debarking: A Review of The Literature. GE Murphy & Associates Ltd., New Zealand.
37. Nemestothy, S., Grabner, M., 2021. Austrian logging: A historical account of the time of felling and debarking, and transportation practices. International Journal of Wood Culture, 1: 180–195.
38. OGM, 2022. Ormancılık İstatistikleri 2021, Oduna Dayalı Orman Ürünleri. Orman Genel Müdürlüğü. https://www.ogm.gov.tr/tr/e-kutuphane/resmi-istatistikler Erişim: 12.10.2022
39. Öman, M., 2000. Influence of log characteristics on drum debarking of pulpwood. Scandinavian Journal of Forest Research, 15(4): 455–463.
40. Önal, Y.E., 2012. Odun hammaddesi üretim operasyonlarında kullanılan teknolojinin enerji tüketimi, emisyon ve gürültü etkilerinin incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Isparta.
41. Özçelik, R., Eker, M., Alkan, H., 2011. Bir enerji kaynağı olarak orman biyokütlesinin tahmininde ülkemiz için alternatif yaklaşımlar. 2023'e Doğru I. Doğa ve Ormancılık Sempozyumu, 20-23 Kasım, Antalya, s. 185-197.
42. Pasztory, Z., Mohácsiné, I. R., Gorbacheva, G., Börcsök, Z., 2016. The utilization of tree bark. BioResources, 11(3): 7859-7888.
43. Rustad, L.E., Knoepp, J., Richter, D.D., Scott, D.A., 2020. Biogeochemical cycling in forest and rangeland soils of the United States. In: Forest and Rangeland Soils of the United States Under Changing Conditions (Ed: Pouyat, R., Page-Dumroese, D., Patel-Weynand, T., Geiser, L.), Springer, Cham. Pp. 51–73. https://doi.org/10.1007/978-3-030-45216-2_4
44. Stokes, B., Watson, W., 1991. Wood recovery with in-woods flailing and chipping. Tappi Journal, 74: 109–113.
45. Sun, O., Eren, E., Orpak, M., 1977. Temel Ağaç Türlerimizde Tek Ağaç ve Birim Alandaki Odun Çeşidi Oranlarının Saptanması. Proje Sonuç Raporu, Proje Numarası: TÜBİTAK TOAG-288, Ankara.
46. Şefik, M., 2019. Motorlu tırpana montajlı kabuk soyma aracının geliştirilmesi ve denenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Isparta.
47. Werkelin, J., Skrifvars, B.J., Hupa, M., 2005. Ash-forming elements in four Scandinavian wood species. Biomass and Bioenergy, 29(6): 451–466.
48. Yan, T., Zhu, J., Yang, K., Yu, L., Zhang, J., 2017. Nutrient removal on the different harvesting scenarios for larch plantations in northeast China: Implications for nutrient conservation and management. Forest Ecology and Management, 400: 150–158.
49. Yıldırım, M., 1989. Ormancılık İş Bilgisi. İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Yayınları, Taş Matbaası, İstanbul.