EL ASERRADO
El sector de aserrado acompañó en su crecimiento el desarrollo de las plantaciones realizado durante los siglos XIX y XX. Inicialmente, esta industria utilizó molinos de agua para el accionamiento de las sierras. Posteriormente, con el desarrollo industrial, muchos de los equipos se reconvirtieron para trabajar con máquinas de vapor que utilizaban como combustible, en muchos casos, los propios residuos del aserradero. En esta época se desarrollan carros portatroncos con sistemas mecánicos de fijación y posicionamiento de las trozas.
La época más pujante correspondió al período transcurrido desde finales de la Segunda Guerra Mundial hasta principios de los años 60. El encarecimiento de los costes salariales, producido como consecuencia del fenómeno de la emigración, provocó una cierta recesión en la tendencia de fuerte desarrollo mantenida hasta este momento.
Más recientemente, a partir de los años 80, se inició una reconversión que ha traído consigo una mejora de la estructura empresarial y un incremento de la capacidad productiva de muchas instalaciones, principalmente en aserraderos de tamaño medio y grande. Pese a ello, todavía hoy existe un fuerte minifundismo empresarial.
Sistemas de aserrado
A diferencia de otras coníferas, donde el fuste del árbol es generalmente transportado completo al aserradero para efectuar el dimensionamiento en longitud de las trozas, en el caso del pino marítimo el tronzado se realiza en la explotación forestal. De esta forma, las piezas se seleccionan y clasifican en función de su diámetro y singularidades, cortándolas en longitudes comprendidas generalmente entre 2 y 2,5 metros.
Esta práctica limita el uso de esta especie en aplicaciones estructurales, que demandan productos de mayor longitud (normalmente superior a 2,6 m).
La razón de esta utilización de la madera en trozas de corta longitud, viene dada por las pérdidas de materia prima provocadas por las curvaturas del tronco, su conicidad y otras singularidades.
Tradicionalmente, la industria de aserrado del pino marítimo se ha basado en sistemas de aserrado de gran polivalencia que permiten obtener un buen rendimiento de materia prima, incluso con calidades heterogéneas de madera en tronco. La consideración prioritaria del rendimiento de materia prima, realizada en detrimento de la productividad de la planta de aserrado, hace que se obtengan gran cantidad de dimensiones y calidades. Con ello se dificulta la automatización de los procesos y, especialmente, la clasificación y manipulación de la madera aserrada. Un claro ejemplo de esta circunstancia es el empleo del sistema de clasificación por “anchos corridos” utilizado tradicionalmente en Galicia.
En las últimas décadas se ha producido un incremento de las empresas que han modificado el sistema clásico de aserrado, especializando su producción en determinados productos. Esto exige una mayor especificidad en los requerimientos de madera en rollo, en función del tipo de producto a obtener. De esta forma es posible aumentar la productividad y automatizar las operaciones de clasificado y apilado, si bien la instalación pasa a ser muy dependiente del suministro de materia prima.
Tipos de instalaciones
La implantación de los equipos de producción de las instalaciones de aserrado se desarrollan según dos esquemas tipo: disposición en espiga y disposición en línea.
La disposición en espiga es tradicionalmente la más común al ir asociada a una mayor flexibilidad en la línea de producción. Estas instalaciones suelen basarse en la utilización de sierras de cinta que permiten procesar troncos dentro de un gran rango diametral y realizar cambios continuos en el despiece de aserrado. El despiece se optimiza pieza a pieza de modo manual (habitualmente no disponen de sistemas automáticos de optimización del corte) según sus características y calidad. De esta forma se consigue una gran flexibilidad en la producción. Este tipo de instalaciones corresponden habitualmente a aserraderos que consumen madera en rollo con un diámetro mínimo con corteza de 20 cm, para producir tabla y tablón generalmente con “anchos corridos” (sin clasificación por anchura). Así, se trata de conseguir el mayor porcentaje posible de producto para mobiliario y carpintería (tabla limpia, semilimpia y carpintería) y un buen rendimiento de materia prima.
La disposición en línea se desarrolló para poder alcanzar grandes producciones y una alta productividad. Para la aplicación de este sistema de aserrado se suele recurrir a equipos tipo “chipper-canter” dispuestos de forma enfrentada, en combinación con equipos de corte múltiple con sierras circulares. De esta forma se obtienen velocidades de alimentación muy elevadas (100 m/min e incluso superiores). Este tipo de instalacio-nes en línea ofrecen muy poca versatilidad y flexibilidad, por lo que se utilizan en empresas con una producción muy especializada hacia determinados sectores. Esta disposición es muy común en los aserraderos que producen tablilla y taco para la elaboración de envases y embalajes, a partir de madera de pequeño diámetro (habitualmente en el rango de 12-20 cm) en ocasiones con madera tronzada a longitudes inferiores a 1,25 metros.
Equipos y tecnologías
Preparación de madera en rollo
La preparación de la madera en rollo, realizada en el parque de maderas o patio de apilado, puede incluir las operaciones de cubicación, clasificación, tronzado de la madera, descortezado y clasificación final. En el caso de los aserraderos de pino marí-timo, generalmente, estas operaciones se limitan a la opera-ción de descortezado.
Lo más habitual es que la selección por clases diamétricas y calidades de los troncos se realice en el monte, llegando la madera al aserradero ya clasificada. La utilización cada vez más frecuente de procesadoras forestales en los aprovecha-mientos permite mejorar esta clasificación al facilitarse un mayor control de las dimensiones de la madera.
Durante los últimos años, el desarrollo de líneas de alta pro-ducción ha propiciado que se comenzasen a implantar líneas de clasificación automáticas de la madera en tronco (basadas en mediciones de diamétros, curvaturas y conicidades) con el objetivo de mejorar el rendimiento y la productividad.
El equipo más utilizado para el descortezado del pino marítimo es el de cuchillas con anillo giratorio. Este tipo de descorteza-dora permite trabajar con un rango diametral importante (habitualmente de 10-60 cm) y altas velocidades (habitualmente entre 20-50 m/min) obteniéndose una buena calidad de descortezado.
Aserrado
Sierras de cinta
Es el equipo más común utilizado en el procesamiento del pino marítimo. Suele estar formado por una sierra de cinta vertical monocorte con un carro portatroncos lateral. Su utilización se basa principalmente en su alta flexibilidad (posibilidad de cambio de dimensiones corte a corte) y en su gran adaptabilidad a distintos patrones de corte y dimensiones de la madera. El operador de este equipo desempeña una labor fundamental al seleccionar el despiece más adecuado, en función de las características de la materia prima y las dimensiones y calidades de los productos a obtener.
En los últimos tiempos esta tecnología ha evolucionado con la incorporación de los siguientes medios:
- Sierras bicorte. Permiten aumentar la capacidad de producción alrededor de un 20 – 40%, pudiendo adaptarse sin necesidad de grandes inversiones a equipos ya existentes.
- Tandem. Este sistema consiste en utilizar dos equipos de corte alimentados por un mismo carro portatroncos. De esta forma, en cada movimiento de avance es posible obtener 2 productos aserrados. Este tipo de equipos es poco emplea-do debido al problema que supone la separación de los productos obtenidos.
- Sierras enfrentadas o “twin”. Consiste en utilizar dos sierras de cinta enfrentadas que pueden posicionarse de forma simétrica respecto al eje de alimentación. Esta tecnología presenta ventajas con respecto a la colocación en tandem, por la mayor facilidad de separación de los productos. La alimentación puede realizarse mediante una cadena de alimentación central (muy utilizada cuando se trabaja con madera de pequeñas dimensiones si bien presenta problemas para la realimentación de la madera) o mediante la utilización de un carro central suspendido (versión “teletwin”). Este último sistema permite mejorar la producción en torno a un 30-40%.
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| Sierras enfrentadas con carro aéreo (telewin) |
Actualmente se están desarrollando equipos de sierra de cinta con carro portatroncos que incorporan sistemas automáticos de optimización del despiece basados en la medición/cubicación de los troncos y en valores de programación. De esta forma el operador debe únicamente supervisar el funcionamiento del equipo validando el patrón de corte calculado por el ordenador.
Además de su uso en el grupo de cabeza, estos equipos son utilizados frecuentemente en la fase de reaserrado, sobre todo en el desdoblado de costeros, con el fin de aumentar la productividad y la producción de la línea. Los equipos de desdoblado se han ido mejorando de forma continua, principalmente en los sistemas de alimentación y realimentación de las piezas. La configuración más usual del equipo está formada por una sierra de cinta inclinada con mesa de alimentación y rodillo de arrastre.
En el caso de Galicia es habitual encontrar líneas de fabricación, orientadas a la fabricación de tablilla para envase y embalaje, que utilizan sistemas de corte basados en sierras de cinta. Estas líneas de fabricación se basan en realizar 3 caras a la pieza, normalmente con un grupo de sierras enfrentadas y una sierra de cinta horizontal. Posteriormente el núcleo con tres caras se reasierra en un equipo de sierras de cinta en tan-dem o sierras individuales equipadas con realimentador.
Chipper-canters
Los chipper canters son dispositivos de corte que convierten directamente el material residual en astilla, lo que permite evitar las dificultades en la recogida, transporte y manejo de los costeros. Esta tecnología, relativamente reciente, permite además obtener velocidades de alimentación muy elevadas (50- 100 m/min pudiendo alcanzarse incluso 150 m/min) haciendo posible la obtención de altas capacidades de producción.
Estos equipos se asocian siempre a otras tecnologías de corte. Las combinaciones más frecuentes son:
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Sierras de cinta enfrentadas (twin). Permiten trabajar con mayor altura y menor espesor de corte que las sierras circulares, si bien la producción es menor (velocidades de alimentación del orden de 40-60 m/min).
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Sierras circulares enfrentadas. Pueden ser de un solo eje o de dos ejes (mayor altura de corte). Suelen utilizarse 4 sierras enfrentadas para obtener hasta 4 piezas aserradas en cada movimiento.
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Sierras múltiples circulares. Permiten producir múltiples piezas en un solo avance.
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Sierra de cinta y carro portatroncos. En este caso un cabezal tipo “canter” situado antes de la sierra de cinta, y alineado con ella, astilla directamente la zona de costero. La producción está limitada por el equipo de corte.
En el caso más habitual de disposición en línea, estos equipos pueden tener dos sistemas de trabajo:
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Clasificación en línea. En este caso un equipo cubicador instalado a la entrada de la línea realiza la medición del tronco, para que pueda ser calculado el esquema de corte óptimo. De esta forma, para cada pieza, los equipos de aserrado deben adaptarse al esquema de corte seleccionado.
- Clasificación previa. La madera es clasificada en el parque por dimensiones y calidades, entrando en la línea de aserrado de modo homogéneo. De esta forma, se consigue disminuir el tiempo de cálculo del despiece por parte del ordenador, así como el tiempo de desplazamiento y posicionamiento de las herramientas de corte.
En este tipo de equipos, de muy alta productividad, los ope-rarios se limitan prácticamente a labores de supervisión, no teniendo prácticamente capacidad de decisión sobre la ope-ración de selección del esquema de corte. Esta tecnología está todavía muy poco implantada en el procesamiento del pino marítimo.
Sierras circulares
Esta tecnología tiene importantes ventajas debido a su gran precisión y calidad de corte. Su aplicación en el grupo de cabeza (primer corte) está limitada a troncos de menos de 300 mm. Suele basarse en dos sierras circulares enfrentadas que se utilizan para producir un núcleo. En equipos de corte múltiple (segundos cortes) permite aumentar de manera importan-te la capacidad de producción del aserradero.
Inicialmente estos equipos múltiples de sierra circulares disponían de sierras fijas. Actualmente existen versiones con sierras móviles que permiten una mayor flexibilidad en la aplicación de estos equipos.
Además de los equipos múltiples, su otra gran aplicación es como equipos de canteado para el dimensionado en anchura de las tablas y tablones. Si bien tradicionalmente estos equipos disponían de dos sierras, con al menos una de ellas móvil, actualmente se llegan a utilizar equipos de hasta 3 y 4 sierras móviles.
Herramienta de corte
La industria de aserrado del pino marítimo, basa su producción en el empleo de equipos de corte de sierra de cinta, también denominadas sierras de banda. Los equipos más modernos, suelen disponer de volantes de 1,4 a 1,5 metros de diámetro y potencias de entre 75 y 90 CV. Para conseguir altas velocidades de alimentación estos equipos suelen disponer de sierras anchas, normalmente de más de 200 mm y un grosor de al menos 1,4 mm; equipadas con dientes estelitados. Con este equipamiento y velocidades de corte (velocidad de la sierra) comprendidas entre 40 y 45 m/s, se consiguen alcanzar velocidades de alimentación de 50 m/minuto. Para conseguir estas velocidades, se recomienda trabajar con sierras con ángulo de corte entre 20º y 25º, pudiendo llegar en algunos casos a 28º, un paso de diente de 45-50 mm, y una altura entre 15-17 mm.
Paso de diente: 45 - 50 mm. Altura 15 a 17 mm. Ángulo de20º a 25º
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Apilador automático. 1.- Alimentador de productos
2.- Brazos de apilado. 3.- Pila de madera. 4.- Suministro de rastreles |
Clasificación y apilado
La clasificación de la madera tiene como finalidad agrupar y apilar la madera en función de sus dimensiones y calidades comerciales. En algunos casos es habitual que los aserraderos de pino marítimo trabajen con la clasificación por “anchos corridos”.
El aumento de producción media de las plantas, la tendencia hacia productos de ancho fijo, y el desarrollo de la tecnología, han permitido la implantación de sistemas automáticos de cla-sificación y apilado. Si bien la automatización de la clasificación dimensional está completamente superada, en la clasificación por calidades, de forma general, el operador es quien toma las decisiones seleccionando la madera de forma manual.
En los clasificadores automáticos cabe distinguir dos tipos: longitudinales y transversales. Los sistemas longitudinales suelen utilizar madera de menos de 2 m. de longitud, o bien madera seca. Los transversales, que a su vez pueden ser verticales u horizontales, son los más utilizados con madera de mayor longitud. Los clasificadores automáticos suelen estar integrados en línea con otros dispositivos como los apiladores automáticos, dispositivos de embalaje y de marcado de la madera.
En el caso de grandes producciones el marcado de la madera puede realizarse mediante un dispositivo (normalmente mediante inyección de chorro de tinta) integrado en la línea de clasificación. En el caso de producciones menores, el marcado se realiza manualmente mediante un rodillo o tampón de marcaje.
Medios auxiliares de control
La incorporación de tecnologías de la información al proceso de producción, ha sido integrada para optimizar el proceso de valorización de la madera, en función de las características de la materia prima a transformar (forma de las trozas, localización de las singularidades de la madera, etc.).
Estos avances hacen posible que las cadencias de producción puedan incrementarse de manera importante hasta alcanzar valores del orden de 20 trozas/minuto en la entrada de la línea, e incluso superiores a 100 piezas/minuto en la fase final del proceso. Asimismo, la incorporación de estas tecnologías permite un mejor control de la calidad del producto.
La posibilidad de conocer el volumen de cada troza constituye un elemento de gestión fundamental. Para ello, se debe medir el diámetro en al menos dos ejes perpendiculares. En el caso de la optimización del corte es necesario también conocer los diámetros en punta delgada y punta gruesa.
La medición de la longitud de las trozas se realiza midiendo el desplazamiento de las trozas mediante un sensor fijo. Para que las mediciones sean fiables, es necesario que los equipos utilizados no sean sensibles a las variaciones climáticas y que sean capaces de soportar cadencias de medida elevadas.
Habitualmente se utilizan dos sistemas:
- Haces luminosos. Este sistema consiste en pasar las trozas entre los haces formados por 2 fuentes luminosas, midiéndolas zonas de sombra dejada sobre los sensores.
- Red de rayos infrarrojos. El principio consiste en pasar las trozas por un haz de rayos emitidos paralelamente de un emisor a un receptor. La medición se realiza con una precisión que oscila entre 1 y 4 mm.
Cualquiera que sea el sistema utilizado, es indispensable que el movimiento de las trozas se realice con un sistema estable con el fin de que las mediciones sean fiables.
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Cubicación y optimización. Principio de funcionamiento
por haces luminosos
1 - transportador longitudinal
2- troza de madera
3 - Fuentes luminosas
4 - receptores
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Para realizar la optimización del corte es necesario determinar la forma de la madera, caracterizando su curvatura y conicidad. Esto se consigue realizando medidas continuas de diámetro, según dos ejes perpendiculares.
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L-Anchura; H-Altura; Lo-Longitud; d1-Diámetro de punta delgada;
d2-d1+margen de programación; Con-Conicidad; Hn-Altura del núcleo |
En un parque de madera en tronco, estos sistemas permiten controlar el proceso de clasificación de las trozas por dimensiones, diámetros y largo. Los datos de la madera clasificada permiten seleccionar el despiece más adecuado y conseguir grandes cadencias de producción (del orden de 20 piezas/minuto). A veces estos sistemas de optimización se instalan a la entrada de la línea de aserrado con el fin de facilitar la toma de decisiones por parte del operario, si bien en este caso la cadencia de producción se reduce sensiblemente.
Posicionamiento mediante láser
Este sistema, que puede ser muy simple, está constituido por un emisor láser que el operador utiliza para posicionar el corte de la sierra. Esto permite al operador actuar más rápidamente y con más seguridad. La utilización de varios rayos láser, acoplados a un software de cálculo, permite optimizar el esquema de corte en función de los programas preseleccionados.
Visión artificial
Este dispositivo está formado por muchas cámaras acopladas en red y conectadas a un ordenador. Este equipo permite determinar los perfiles de las piezas para controlar su posicionamiento y su fijación sobre el carro portatroncos de las sierras de cabeza. Un dispositivo similar puede ser utilizado en las sierras desdobladoras o reaserradoras.
Estos datos y su visualización en pantalla permiten al operador seleccionar el despiece de una manera segura y rápida a partir de los programas preseleccionados.
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Visualización del esquema de corte en la pantalla
Alineación del tronco mediante cámaras |
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1 - Transfer de alimentación
2 - Scanner de visión: 3cinta de evaluación; 4 y 5 -Juego de cámaras |
Automatización de la clasificación
Las mejoras realizadas en los equipos de visión industrial han hecho fiable la identificación de las singularidades o defectos en la madera, con el fin de conseguir una clasificación automática por calidad de la madera.
Las cámaras de visión se colocan en 2 ejes perpendiculares, para que la exploración se haga sobre las 4 caras de las piezas.
Automatización del corte en longitud
El sistema más extendido y fiable consiste en utilizar un sensor que lee las marcas que los operadores realizan manualmente en las zonas de corte de las piezas. De esta forma se identifican las zonas a eliminar determinando las zonas defectuosas. A continuación, un ordenador programable optimiza el corte que se ejecuta mediante una sierra circular móvil. La instalación se completa habitualmente con un equipo de clasificación que funciona de forma automática.
En este caso se suelen utilizar clasificadores longitudinales que, si bien necesitan más espacio en longitud, son más sencillos y fáciles de fabricar que los clasificadores transversales más compactos pero más complejos de manejo y construcción.
Sistema de optimizado longitudinal.
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1 - Zona de marcado de defectos 2 - medición y corte 3 - Clasificación automática
Las longitudes de corteX1,X2, X3, X4, X5 , se marcan con tiza fluorescente |
Ejemplos de líneas de aserrado
Línea de aserrado para pino pinaster (aserraderos de tabla y tablón). Referencia de producción: 14.000 - 20.000 t/año/turno
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| 1.- Descortezadora de cuchillas. 2.- Sierra de cinta con carro portatroncos. 3.- Desdobladora de cinta con realimentación. 4.- Canteadora. 5.- Retestado y baño antiazulado. 6.- Clasificación manual |
Línea de aserrado para pino pinaster (combinación con productos de ancho fijo). Referencia de producción: 18.000 - 24.000 t/año/turno
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| 1.- Descortezadora de cuchillas. 2.- Sierra de cinta con carro portatroncos. 3.- Desdobladora de cinta con realimentación. 4.- Canteadora. 5.- Retestado y baño antiazulado. 6.- Clasificación manual |
Línea de aserrado basado en Chipper Canter y sierras circulares. Referencia de producción: 35.000 - 50.000 t/año/turno
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| 1.- Chipper Canter con 4 sierras circulares y sistema realimentador . 2.- Canteadora con tronzadora |
PUBLICACIÓN DEL CENTRO DE INNOVACIÓN Y SERVICIOS TECNOLÓGICOS DE LA MADERA DE GALICIA. Fernando Sanz y otros
