Affinché le foreste possano fornire i loro preziosi servizi a lungo termine e in modo sostenibile, devono essere mantenute. Per il lavoro necessario, il servizio forestale utilizza macchinari pesanti. Tuttavia, i terreni ripidi sono difficilmente accessibili per loro. Nelle pianure inoltre si fa attenzione a proteggere i suoli sensibili.

In entrambi i casi, la gru a corda o a cavo è un'alternativa: I tronchi sono trasportati al punto di raccolta con un rampino attaccato a un cavo d’acciaio (fig. 1). Questi metodi di raccolta del legname sono attualmente utilizzati su circa un quarto della superficie forestale svizzera. Per garantire che la linea di corda sia sempre guidata in modo sicuro ed efficiente, i responsabili devono pianificare attentamente il sistema in base alle condizioni del terreno. In questo modo, gli operai sul posto sanno dove tirare la corda e dove piazzare i supporti.

La formula di calcolo ottimale era in anticipo sui tempi

Negli anni '60, due professori, indipendentemente l'uno dall'altro, si sono occupati di questi calcoli di funivia. Ernst Pestal a Vienna pubblicò a quel tempo un libro sulle funivie e le gru a cavo, che è considerato un'opera standard nella silvicoltura. La sua formula per l'instradamento delle corde descritta in esso è ancora ampiamente utilizzata oggi, anche se sopravvaluta gli abbassamenti delle corde per le gru. Il suo vantaggio è che può essere facilmente risolto a mano e graficamente.

Allo stesso tempo, Otto Zweifel all'ETH di Zurigo sviluppò una formula che corrispondeva meglio alle condizioni delle gru a cavo. Contrariamente a Pestal, non ha ipotizzato una corda di sospensione tesa da un peso, ma una corda di sospensione fissa ancorata su entrambi i lati (fig. 2). La fregatura: per calcolare la sua formula, erano necessari potenti computer, che all'epoca erano disponibili solo in misura limitata. Così il metodo cadde in un sonno profondo.

Rinascita con nuevo software

Torniamo a oggi: durante la sua tesi di dottorato all'ETH di Zurigo, il ricercatore del WSL Leo Bont ha lavorato su algoritmi che calcolano le flessioni delle funi di sospensione e le forze di trazione delle funi di sospensione che si verificano utilizzando il metodo di Zweifel. Insieme a Patrizia Moll, ha sviluppato uno strumento software open source (plug-in QGIS) chiamato Seilaplan (Rope Crane Layout Planner) nel gruppo di ricerca del Prof. Dr. Hans Rudolf Heinimann. Oltre alla linea di corda, esso calcola le posizioni di appoggio ottimali per la corda.

Oggi Leo Bont lavora all'Istituto federale di ricerca WSL. Nell'ambito del progetto di ricerca "Nuove basi per una pianificazione efficiente delle linee di corda", lui e i suoi colleghi del WSL Laura Ramstein, Janine Schweier e Fritz Frutig hanno ora sottoposto le basi teoriche della tesi di Bont a prove pratiche nella foresta.

I test sul terreno confermano le ipotesi

Il team di ricercatori  ha testato le sue scoperte sui ripidi pendii della Tösstal, Toggenburg e Pilatus. Le aziende forestali Nüesch & Ammann AG e Abächerli AG hanno lavorato con loro. Hanno misurato le linee di corda costruite e determinato gli abbassamenti della corda di sospensione sotto diversi carichi (fig. 3). All'albero di ancoraggio, hanno determinato le forze di trazione della corda utilizzando una cella di carico.

Tornato in ufficio alla WSL, Bont ha confrontato i dati con le informazioni calcolate da Seilaplan. E infatti: il metodo di calcolo secondo Zweifel ha portato a previsioni più accurate degli abbassamenti delle funi di sospensione e delle forze di trazione delle funi di sospensione rispetto a quelle secondo Pestal (fig. 4). Per tutte le lunghezze di corda, le formule Zweifel integrate in Seilaplan hanno fornito una precisione di circa +/- un metro per l'abbassamento - un ottimo risultato. La leggera sovrastima delle forze di trazione delle corde di sospensione è da considerarsi positiva, poiché significa che si è sul "lato sicuro" quando si pianifica. 

Le aziende forestali e le autorità oltre i confini del paese stanno mostrando grande interesse per i risultati della prova sul campo e il plug-in QGIS liberamente accessibile Seilaplan. Un calcolo attento e accurato della linea di corda è fondamentale sia per ragioni economiche che per la sicurezza del lavoro. Grazie all'integrazione dello strumento Seilaplan in QGIS, è anche possibile includere vari dati di telerilevamento e strati GIS per la pianificazione.

L'Ufficio federale dell'ambiente UFAM ha finanziato il progetto di ricerca "Nuove basi per una pianificazione efficiente delle linee di corda" per il trasferimento delle conoscenze dalla ricerca alla pratica. A questo scopo, ha prodotto il video esplicativo "Progettazione digitale di teleferiche forestali ".

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Seilaplan

Il plugin QGIS Seilaplan è uno strumento di supporto nella gestione forestale basato su GIS per la progettazione e l'ottimizzazione dei layout nelle linee di gru a cavo e teleferiche. È stato sviluppato nel 2012 come parte della tesi di dottorato di ricerca del Dr. Leo Bont, presso il Politecnico di Zurigo, e dal 2017 è stato ulteriormente sviluppato da lui presso l'Istituto federale di ricerca WSL.

Rapporto finale in tedesco: Neue Grundlagen für eine effiziente Seillinienplanung (PDF)