MAQUINARIA AUTOMOTRIZ DE APEO Y
PROCESADO
1.
CORTADORA-APILADORA
Maquinaria automóvil cuya función es el apeo de árboles y el apilado de estos en fajos o pulas de cierto número de unidades. Son máquinas que han sido poco frecuentes en las explotaciones europeas madereras, pero que se están introducción cada vez en aprovechamientos de biomasa (árboles completos).
Elementos de trabajo
El elemento característico de estas máquinas el cabezal de corte, con el que se realiza el apeo. Es un dispositivo forado por una o varias garras de sujeción del árbol por un elemento de corte.
Las garras suelen consistir en dos piezas robustas de acero, de forma curvada para adaptarse al tronco del árbol. Están situadas en un plano horizontal, con un extremo sujeto a una articulación que les permite moverse en su plano, bien aproximándose entre sí ambas garras (cierre) o separándose (apertura). Estos movimientos los proporcionan dos émbolos de accionamiento hidráulico.
El elemento de corte puede ser una sierra de cadena o una cuchilla.
En los elementos de apeo mediante sierra de cadena, el sistema de corte es idéntico al de la motosierra. Sin embargo, hay algunas diferencias:
- La potencia de la sierra suele ser bastante superior a la de una motosierra. Son normales potencias del orden de 13 KW.
- El movimiento de avance en la profundidad de corte se produce por rotación de la espada alrededor de uno de sus extremos sujeto a una articulación. El empuje del giro procede de un émbolo, motor de accionamiento hidráulico.
- Es característico en estos cabezales de corte la denominada guadaespada, carcasa donde se aloja la espada una vez realizado el corte, para así evitar daños por eventuales golpes.
Los elementos de apeo mediante cuchillas efectúan el corte con cuchillas que penetran en la madera por efecto de la presión del sistema hidráulico.
En primer momento, por efecto de la presión de la cuchilla sobre la madera, ésta se comprime y se deforma. Cuando la presión supera el límite de rotura de la madera, la cuchilla penetra. Las fibras rotas de la madera se curvan, comprimiéndose unas con otras, con aparición de fendas entre ellas. Si se mantiene la presión, la cuchilla sigue penetrando, oponiéndose a ella no sólo la resistencia de la madera al corte, sino el rozamiento de las fibras ya cortadas con la cuchilla. Al final del corte, la resistencia disminuye.
Hay varios tipos de elementos de corte mediante cuchillas, a saber:
Guadaña. Su elemento de corte consiste en una sola cuchilla de un único filo, que trabaja girando alrededor de una articulación fija y rígida. El árbol queda atrapado entre la cuchilla y una contracuchillla que se encuentra en el lado opuesto y que sirve de soporte al corte, pudiendo incluso guiarlo.
Guillotina. Su elemento de corte consiste en una sola cuchilla de doble filo (biselado) que, en lugar de girar, se desplaza en su plano guiada por unas deslizaderas. También debe disponer de una contracuchillla en el lado opuesto.
Tijeras o cizallas. El elemento de corte está formado por dos cuchillas que giran en sentidos opuestos alrededor de un pasador común.
Elección del cabezal de apeo por su elemento de corte
La elección entre uno u otro de los diferentes tipos de cabezales de ocrte se puede basar en las ventajas e inconvenientes de cada uno de ellos, que se exponen a continuación.
a) Peso del cabezal
Los cabezales de corte mediante sierra de cadena son notablemente más ligeros que los de cuchillas. Es una ventaja de los primeros si el cabezal se monta en punta de grúa, dado que un mayor peso puede originar desequilibrios, especialmente al alejar el cabezal de la máquina base, con los que el alcance efectivo de la grúa se reduce si se emplea cabezal de cuchillas.
En el caso de los tractores con el cabezal de corte incorporado a sus chasis a través de un dispositivo hidráulico de volteo (sin grúa), un menor peso puede ser una desventaja, dado que la máquina base gana estabilidad frente a los empujes debidos a los esfuerzo de apeo y desplazamiento de los árboles
b) Velocidad de corte
La velocidad de corte es mayor en las cuchillas que en la sierra de cadena; así, para cortar un árbol de 30 cm de diámetro se tardará apenas dos segundos con una cuchilla de cizalla, de tres a cuatro segundos con una guillotina unos seis si se utiliza na sierra de cadena.
c) Calidad del corte.
Mientras que la sierra de cadena efectúa un corte limpio, las cuchillas dejan una sección de corte muy deteriorada, con aparición de fendas y deformaciones en la madera hasta una altura de 25 cm. En el caso de que el destino de la madera sea la industria de desintegración, este deterioro no es un inconveniente, pero en los demás casos (aserrío, desenrollo, postes y apeas) puede ser inaceptable al afectar a la troza balsa, parte más valiosa del árbol.
d) Mantenimiento del útil.
Las cuchillas, por su robustez, tienen un mantenimiento menos frecuente y más fácil que las sierras de cadenas.
e) Aprovechamiento del fuste.
La mayor robustez de la cuchilla hace que el maquinista no tenga tanto reparo en aproximarse al suelo, por tanto aproveche unos centímetros más de fuste, lo que supone una cantidad de madera que en algún caso llega al 5% del total del volumen de la explotación.
f) Potencia requerida.
Ello obliga a disponer de una máquina base muy potente, o a utilizar acumuladores hidráulicos que permitan liberar de forma instantánea una gran cantidad de energía.
En resumen, vistas las ventajas e inconvenientes que presentan cada uno de los tipos de cabezales de corte, no existe una clara diferencia que permita señalar un tipo como idóneo en todas las circunstancias. El mercado parece orientarse cada día más hacia las sierras de cadena, porque su calidad de corte proporciona mayor polivalencia, al poderse aplicar tanto en el apeo de madera de sierra como de desintegración lo que no ocurre con los cabezales de cuchilla.
TIPOS DE MÁQUINAS CORTADORAS APILADORAS.
Los cabezales de corte de estas máquinas pueden situarse en extremo de una grúa o bien en la parte frontal de la máquina, uniéndose a ella mediante dos brazos de volteo. Esta diferencia de diseño lleva consigo una forma diferente de actuación y un ámbito de aplicación distinto, por lo que es la característica principal que se utiliza para clasificarlas.
a) Cortadora-apiladora con cabezal en punta de grúa.
Es una máquina que no necesita situarse en la base del árbol para apearlo, bastando colocarse a una distancia de entre seis y catorce metros de la misma (alcance de la grúa). Su procedimiento operativo consiste en el posicionamiento de la máquina a esta distancia del árbol, en un posición estable, y la aproximación , por medio de la grúa, del cabezal al árbol, situándolo en su base con las garras abiertas alrededor del fuste. Tras el cierre de las garras de sujeción alrededor del árbol, el elemento de corte actúa y lo apea. Cortado el árbol, la máquina lo levanta ligeramente con la grúa y lo voltea, depositándolo finalmente en el suelo. Sin mover el tractor, el maquinista vuelve a dirigir la grúa a otro árbol y, tras apearlo, lo coloca sobre el anterior formando la pila. De esta forma la máquina tala y apila los árboles situados dentro del radio de acción de la grúa sin necesidad de moverse.
Estás máquinas suelen considerarse adecuadas para cortas a hecho de árboles hasta 50 cm de diámetro, si bien las basadas en máquinas de ruedas de envergadura media raramente actúan con árboles de más de 30 cm y las grades cortadoras-apiladoras americanas sobre máquinas de cadenas pueden cortar árboles mayores. Los riesgos de vuelco debido a los momentos ocasionados por las cargas en extremos del brazo dificultan su utilización , en el caso de máquinas base de envergadura media, en pendientes superiores al 25%, aunque este límite depende del peso de los árboles.
y la ventaja que le proporciona el brazo articulado sólo es aprovechada en contadas ocasiones.
La base tractora más utilizada por esta máquina es parecida al autocargador en el que ha sido sustituida la caja, en el semichasis trasero, por una grúa hidráulica. Esta solución tiene inconvenientes como la poca visibilidad del operario o la falta de peso suficiente en el semichasis trasero para compensar los momentos que se producen.
Otro tipo de unidad tractora es la denominada de cabina giratoria. Esta máquina dispone una plataforma giratoria que contiene la cabina de mandos, la grúa y, en ocasiones, el motor. El tractor se completa con el tren de rodaje, frecuentemente de cadenas.
b) Cortadora-apiladora con cabezal incorporado al chasis.
La forma de operar es la siguiente: el tractorista conduce la maquina hasta la base del primer árbol a cortar, actúa sobre las garras de sujeción para rodearlo por su base después sobre el elemento de corte para llevar a cabo su apeo. Se puede proceder como en el caso precedente, volteándolo y depositándolo en una pila, pero hay máquinas de apeo múltiple, que sin soltar el primer árbol apeado, se dirigen al segundo, lo cortan, y sin soltarlos se dirigen a un tercer árbol y así sucesivamente. Una vez que una máquina de este tipo tiene un haz de árboles suficientemente grande, gira el cabezal de corte depositándolos en el suelo y repite le ciclo.
2.
MÁQUINAS PROCESADORAS
El primer problema que surge al hablar de procesadora s y cosechadoras es el de su propia denominación. En el presente texto se seguirá la terminología más aceptada internacionalmente, según la cual procesadora es la máquina que desrama y tronza el árbol después de apeado, pudiendo realizar alguna otra función como la clasificación o el apilado. La máquina que, además de estas funciones, realiza el apeo, es denominada cosechadora. Popularmente, en los medios forestales españoles, se emplea de forma generalizada en el término procesador o procesadora para referirse a las máquinas que apean y procesan la madera, es decir, a las cosechadoras.
En este sentido, las máquinas procesadoras son máquinas que o bien siguen a un equipo de motoserristas que apea los árboles o bien siguen a una cortadora-apiladora. En cualquier caso, son máquinas poco frecuentes en los aprovechamientos forestales europea, por más que resuelven los procesos de desrame y tronzado que son los que mayor porcentaje de tiempo ocupan durante el trabajo del árbol, llegando a suponer más del 75% del tiempo total.
CLASIFICACIÓN MAQUINAS PROCESADORAS.
Las máquinas procesadoras, en función de su movilidad, se clasifican en:
a) Máquinas móviles o automotrices. Son las de uso más común, especialmente en Europa. Se caracterizan por las posibilidad de introducirse en el monte y acceder a la madera situada a pie de tocón o en las zonas de reunión dentro del monte. Se Suelen utilizar en esquemas secuenciales y unifuncionales, a continuación de las cortadoras-apiladoras o después del apeo y reunión manual, y previamente a las máquinas de saca.
b) Máquinas semifijas. Son aquellas que necesitan de un medio externo para poder desplazarse, por lo que no pueden acceder al interior del monte y trabajan en los cargaderos o parques de madera. Se suelen emplear a continuación de las máquinas de saca, después de un primer desembosque de los árboles completos, sin procesar.
ELEMENTOS DE TRABAJO CARACTERISITICOS DE LAS PROCESADORAS AUTOMOTRICES
a) Máquina base. Es un tractor forestal especialmente concebido para la función de procesado de la madera. Su característica diferencial con respecto al resto de los tractores forestales es el reparto del peso en vacío: el eje trasero, donde se sitúa la unidad de procesado, carga más peso en vacío que el eje delantero. Se busca así contrarrestar los desequilibrios que se producen durante la carga y procesado de los árboles.
una menor estabilidad que se traduce en una pérdida de productividad y de seguridad en los trabajos.
b) La grúa. Se trata de una grúa articulada en cuyo extremo se dispone una pinza o grapa para poder agarrar un árbol y aproximarlo a la plataforma de procesado. Es muy similar a la de un autocargador, que se describirá con detalle en el apartado correspondiente.
c) La plataforma de procesado. Está situada en el semichasis trasero del tractor y está constituida por las siguientes partes:
El sistema de alimentación. Está formado por dos rodillos de ejes perpendiculares a la plataforma de procesado que, situados paralelos entre sí, se hacen girar en sentidos opuestos por medio de un circuito de presión. Entre los dos se sitúa el fuste del árbol a procesar, que es aprisionado fuertemente por ellos mientras giran, obligándolo a pasar por el útil de desramar.
Los rodillos de alimentación deben transmitir al fuste una fuerza de arrastre suficiente para que, al chocar las ramas con unos elementos fijos dotados de filo que se llaman garras de desramado, se desramado sin interrupciones. Para que la transmisión de esta fuerza sea posible, es necesario en primer lugar que tractor disponga de dicha fuerza, bien directamente por contar con una bomba adecuada accionada por un motor con la suficiente potencia. O bien porque se almacene mediante acumuladores de presión. Es negundo lugar, es precios que la adherencia entre los rodillos el fuste sea suficiente, para los que el diseño de los rodillos es fundamental. En el mercado se encuentran los siguientes tipos de rodillos de alimentación:
Rodillos metálicos con estrías o puntas de agarre. Esta solución ofrece una gran adherencia, pero la presión es tan grade que las puntas o las estrías penetran en la madera, deteriorándola. Ello facilita la invasión del azulado, por lo que deben utilizarse cuando este defecto no devalúe la madera, como es el caso de aquella con destino en la industria de tableros de partículas o fibras, así como en la de celulosa al sulfato.
Rodillos de goma, bien neumáticos o bien sólidos. La consecución de una buena adherencia es más difícil, aun que tienen la ventaja de no causar deterioro a la madera. Se deben utilizar cuando el destino de la madera sea la industria de aserrado o la de desenrollo.
El sistema de tronzado. El tronzado puede realizarse con una sierra de cadena escamoteable o mediante una sierra circular basculante. En ambos casos la longitud de tronzado se puede seleccionar manual o automáticamente.
Cuando la madera se destina a la industria de desintegración, la longitud de tronzado es independiente de las características del árbol si busca únicamente la economía de transporte, por lo que se suele realizar automáticamente. Para ello, el maquinista selecciona una de las varias posibilidades que le ofrece el menú de longitudes de tronzado y, a partir de este momento y gracias a un dispositivo electrónico de medida, cada vez que pasa una determinada longitud de fuste por entre las cuchillas de desramado, los rodillos de alimentación dejan de moverse y la sierra actúa, tronzando el fuste a la longitud deseada.
El depósito de apilado. En algunas procesadoras, a continuación de la tronzadora se dispone un pequeño depósito donde la madera, una vez tronzado, se va apilando. Cuando el deposito se encuentra completo, se abre por su fondo y deja apilada la madera, perfectamente reunida sobre el terreno.
El procedimiento opertaivo de la elaboración de madera mediante procesadora:
La máquina circula por el monte hasta situarse próxima a la primera pila de árboles apeados, en cuyo momento se estaciona y empieza a trabajar. La grúa se aproxima a la pila y atrapa, mediante la pinza o grapa, uno de los árboles previamente reunidos, alineándolo con la testa más gruesa entre los rodillos del sistema de alimentación. Estos se cierran, aprisionándolo, y comienza a girar, con lo que le obligan a pasar por útiles de desrame y de ronzado.
Mientras se lleva a cabo el desrame y el tronzado del árbol, el maquinista dirige de nuevo la grúa para capturar y aproximar el segundo árbol al sistema de alimentación. Procesado el primer árbol, el operario deposita el segundo sobre los rodillos, volviendo a emplear la grúa para enganchar el tercer. Mientras agarra y aproxima el tercer árbol, los rodillos alimentadores obligan a pasar al segundo fuste por la desarmadora y tronzadora, iniciándose el ciclo.
MAQUINAS COSECHADORAS
Clasificación
Las cosechadoras son siempre máquinas automóviles, por lo que a diferencia de las procesadoras se clasifican en función del número de elementos de trabajo:
a) Cosechadoras con cabezal único de apeo y procesado.
Son las que cuentan con un solo cabezal unido al extremo de un brazo mecánico. Con él efectúan el apeo, el desrame y el tronzado. Este tipo de máquinas se clasifican seún si el brazo es de tipo articulado o es un corto brazo de volteo con el cabezal próximo al chasis del tractor.
b) Cosechadoras con Cabezal en punta de grúa y plataforma de procesado.
Son aquellas que disponen de un cabezal sólo de apeo, dispueso en el extremo de una grúa, y de una plataforma de procesado situada en el semichasis trasero.
Características del cabezal único en punta de grúa
Están compuestos por unas garras de sujeción del árbol, un dispositivo de apeo (similar al de la una cortadora-apiladora), un sistema de alimentación y un elemento desramador (análogo al de las procesadoras).
El sistema de alimentación es el único elemento que puede presentar alguna diferencia en la relación con lo descrito para las procesadoras. Puede ser:
- Sistema de alimentación por rodillos. El más utilizado.
- Sistema de alimentación por brazo extensible. Al extenderse el brazo, se produce el desrame del árbol en la longitud recorrida por la garra.
Las cosechadoras de brazo extensible son las que obtienen una mejor calidad de desrame para ramas de tamaño medio (alrededor de 5 cm. De diámetro) pero a costa de una mayor lentitud de desrame y de mayores problemas mecánicos. También se les achaca una mayor dificultad para el desramado de árboles tortuosos.
Procedimiento operativo para el trabajo con cosechadoras
forestales.
Hay que distinguir las técnicas de funcionamiento según el tipo de máquina:
Cosechadoras con cabezal de apeo y procesado en punta de grúa: La máquina circula por el monte hasta situarse al alcance del árbol a cosechar. Se estaciona y, operando la grúa, sitúa el cabezal en la base del árbol. El cabezal corta el árbol y lo voltea, posicionándolo horizontalmente, momento a partir del cual empieza a funcionar como procesador, desramándolo y tronzándolo. Sólo cuando ha concluido de procesar el árbol, la máquina puede iniciar el apeo de otro.
