UNIDAD 11: PROCESOS DE LA INDUSTRIA DE LA MADERA

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PROCESOS DE PRODUCCIÓN

Dpto: Ing. Industrial

Carreras: Ing. Industrial Curso: 4º Año

Plan de estudios: 2014

UNIDAD 11: PROCESOS DE LA INDUSTRIA

DE LA MADERA

ASERRADO DE MADERA DE BOSQUES

IMPLANTADOS

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TEMARIO

Nota: En esta presentación se exponen sólo los conceptos básicos para el conocimiento de los distintos tipos o procesos de aserrado y manufactura de la madera, sin perder de vista que la industrialización de la madera conforma una ciencia en sí misma y que muchas cuestiones escapa a los alcances de este curso.

• Consideraciones generales

• Materia prima, tipos y aplicaciones. Procesos de obtención

• Procesos de aserrío. Clasificación, descortezado. Esquemas

de corte. Corte con sierra sin fin vs corte con sierra circular

• Máquinas y equipos utilizados en el proceso de aserrado.

• Herramientas, clasificación

• Automatismos empleados y control de procesos.

• Operaciones de remanufactura; primera transformación

• Estandarización y comercialización.

Bibliografía recomendada:

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CONSIDERACIONES GENERALES

La presente tiene por objetivo:

Reconocer las operaciones unitarias básicas de la

industria maderera, a los efectos de identificar las

máquinas y equipos que intervienen en el proceso de

aserrado del rollo de madera proveniente de boques

implantados.

Esto implica conocer las características principales de la

materia prima destinada al aserrío, los esquemas de corte,

la maquinaria y equipos utilizados en cada operación.

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 ¿Qué es la madera?

 La madera es el material fibroso del que se componen los árboles. Está formada principalmente por dos sustancias:

 La celulosa (fibra natural que constituye las paredes de las células vegetales)  Lignina (que mantiene la celulosa unida, confiriéndole dureza y rigidez al árbol).

MATERIA PRIMA: CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES

Según el tipo de árbol del que proceden, las maderas se pueden clasificar en:

Frondosas: Se obtienen a partir de árboles poco resinosos, de textura fibrosa,

(Leñosa) frecuentemente de hoja caduca. Tiene una amplia gama de colores que van desde pálidos al marrón oscuro. En nuestras latitudes, algunas de las frondosas de madera dura más conocidas son Roble, el Castaño, el Eucalipto, el Cedro, la

Haya y el Nogal, mientras que entre las de madera blanda, cabría destacar el chopo.

Resinosas: Habitualmente proceden de árboles de hoja perenne, productores de

resina, de madera blanca o de colores claros y, en general, de poca dureza. Entre las especies más conocida son el Pinus y el abetos mientras que las maderas duras se destaca el ciprés.

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MATERIA PRIMA: CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES

La provincia de Misiones, cuenta con más de 370.000 ha de plantaciones forestales distribuidas en los Géneros Pinus (82.81 %), Eucalyptus (6.89 %), Araucaria (4.47 %), Paraíso (1.89 %), Kiri (1.30 %), Toona (1.08 %), y Grevillea (0.54 %).

El crecimiento de las especies forestales en Misiones es casi el doble comparados con los países de tradición forestal.

El tronco es la parte del árbol más empleada y de mayor aprovechamiento para los trabajos tecnológicos. Hacen falta muchos pasos para transformar el tronco de un árbol en un objeto tecnológico, como un mueble.

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MATERIA PRIMA: DESTINO

En Misiones la extracción de rollizos proviene de un 92% de bosque implantado que se destinan a la producción de madera aserrada (transformación mecánica ) y en volúmenes ligeramente inferiores a pasta celulósica.

En la provincia operan más de 900 establecimientos que procesan la madera de diversas formas, pasando desde las actividades celulósicas – papeleras, aserraderos, laminadora, fábricas de tableros, carpinterías de obras, remanufactura (machimbres, molduras, tableros alistonados y finger joint) producción de envases (Cajones y palets), fábrica de muebles, e impregnadoras.

Los troncos de mayor diámetro y densidad son procesados en aserraderos para la obtención de madera aserrada y sus subproductos tales como la astilla y aserrín que son comercializados a las fábricas de pasta celulósica, plantas de tableros, y secaderos de yerba mate y té, como material combustible.

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MATERIA PRIMA: CARACTERÍSTICAS GENERALES

MATERIA PRIMA: Para el aserradero, representa el 50 al 75% del

coste total del producto final.

Rendimiento del aserradero de coníferas: 30 – 80% (50% Prom.)

 Parámetro que dependen de las trozas ó rollos: diámetro,

longitud, conicidad, defectos de forma.

 Parámetros que dependen de los productos finales:

escuadrías, largos, calidades

 Parámetros tecnológicos: tipo de aserradero, patrón de corte

 Otros parámetros: calidad de la superficie de corte, clasificado

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PRODUCTOS PRINCIPALES SALIENTES DE LOS ASERRADEROS

 VIGAS: Piezas de sección rectangular o cuadrada con aristas vivas cuyas medidas oscilan de entre 15 x 20 cm a 25 x 35 cm, y de 4 a 10 m de longitud.

 TABLONES: Piezas de sección rectangular, con aristas vivas, espesores de 5 a 12 cm, con anchos de 10 a 30 cm y longitudes de 2 a 10 m.

 TABLAS: Piezas en las que predomina el ancho sobre el espesor. Tienen un ancho de 10 a 30 cm y un espesor que va de de 1 a 4 cm y largos de 3 a 5 mts.  CLAVADORES: Piezas de sección cuadrada ó rectangular de 2,5 a 5 cm por lado,

con largos de 3 a 5 mts.

 LISTONES: Piezas de sección cuadrada o rectangular de pequeñas dimensiones, con escuadrías de 1 x 1,5 cm de espesor y 5 x 8 cm de ancho.

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SISTEMAS DE CORTE

• Dependiendo del número de sierras que participan en el proceso de corte en la máquina principal, se distinguen dos sistemas o formas de aserrado: El individual y el masivo. En el aserrado individual, se obtiene una sola pieza en cada pasada de la troza por la máquina, mientras que en el masivo, la troza pasa a través de la máquina sólo una vez, obteniéndose diversas piezas con igual o distintos espesores. La tendencia es usar aserrado individual para especies nativas, mientras que para bosques implantados se prefiere el sistema masivo.

• De acuerdo a la forma de corte en la sección transversal los esquemas mas difundidos son:

 El aserrado uniforme: Corte paralelo de toda la sección de la troza con canto muerto.

 Aserrado prismático: Se comienza con un corte uniforme para obtener un prisma central que luego en una segunda pasada se obtiene

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SISTEMAS DE CORTE

• De acuerdo al ángulo que forman los anillos de crecimiento con la superficie de la pieza: a) Despiece o corte tangencial

b) Despiece o corte radial

Las piezas radiales son menos propensas a la torsión y acanaladura, en cambio las tangenciales proporcionan veteados más atractivos y menos propensas al colapso en el secado.

a) Método de pieza enteriza b) Despiece en hilos paralelos c) Despiece en cortes paralelos d) Despiece en cortes radiales

e) Despiece por el método Cantibay f) Despiece holandés

g) Despiece por hilos encontrados a. Corte tangencial b. Corte radial

Cuando se desea obtener piezas con un mejor comportamiento físico, con mejores calidades estéticas o con un aprovechamiento máximo de la madera se suelen efectuar otros tipos particulares de despieces:

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MATERIA PRIMA: TALA – SISTEMAS DE COSECHA

El aprovechamiento forestal consiste en una serie de operaciones basadas en el transporte y acondicionamiento de la madera. Son diversas y no siempre se realizan en el mismo orden y lugar.

Sistemas de Cosecha:

 Corte a Medida: Cut-to-Length  Fuste Entero: Tree Length

 Árbol entero: Full Tree

Tareas en la cosecha forestal:

 Apeo y volteo

 Desrame y corte a medida  Apilado

 Transporte dentro del monte o lote  Procesamiento y preparación de la

madera. 1º Claificación  Carga sobre camión

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MATERIA PRIMA: SISTEMAS DE TALA Y EXTRACCIÓN

Para obtener madera, es necesario talar árboles. Para evitar deforestaciones y talas indiscriminadas, esta actividad está regulada por entidades gubernamentales como el “Ministerio de ecología” y solo se autoriza llevarla a cabo en determinados bosques a empresas que deben reforestar amplias zonas de las que posteriormente se abastecerán. Los árboles se talan cuando han alcanzado su madurez. (Raleo: 6-8 años. Apeo: 15-20 años Pino y eucalipto)

En la provincia de Misiones la tala y el apeo se realiza de las siguientes maneras:  Manual: Apeo con motosierra, Extracción manual (extracción a sangre o

tractor), Carga manual o con cargadora frontal.

 Semi-mecanizada: Apeo con motosierra; Extracción miniskidder-moto arrastrador-forwarder; Carga con cargadora frontal o grúa forestal.

 Mecanizada: Apeo con Harvester; Extracción skidder; Carga trineumático.

 El tipo y tamaño de los troncos, la especie, densidad de plantación, condiciones

del terreno, condiciones meteorológicas, condiciones actuales del mercado, objetivos de producción, determinarán el sistema y el equipamiento de apeo.

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MATERIA PRIMA: VOLTEO Y PREPARACIÓN DE MADERA

COSECHADORAS Y PROCESADORES FORESTALES:

Las cosechadoras y procesadoras forestales son máquinas

autopropulsadas que realizan la tarea de Apeo, Apeo y procesamiento.

El procesamiento puede ser de forma parcial o total que incluyen:

Desrame, descortezado, medición, tronzado, clasificación y apilado.

Clasificación según tareas que realizan:

 Feller Buncher  Corte y Apilado: Corte puede ser con: Disco, o

cizalla.

 Harvester y Procesadores  Corte con cadena, apilado, tronzado,

desramado, descortezado, medición y clasificación.

 Delimbers  Apilado, Desramado, medición, corte y Clasificación.

Normalmente opera en la playa de carga del monte

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MATERIA PRIMA: CORTE Y APEO

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MATERIA PRIMA: APEO VOLTEO Y APILADO MECANIZADO

Feller Buncher Con horugas

Feller Buncher con rodados

Harvester Delimbers

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MATERIA PRIMA: PROCESAMIENTO Y PREPARACIÓN Cabezal de corte, descortezador y procesador del largo

Desramador Rueda medidora Garra delantera Rodillos alimentadores Garra delantera Sierra de corte

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MATERIA PRIMA: PROCESAMIENTO Y PREPARACIÓN

Según el sistema de cosecha:

• In Situ en sistemas Cut-to-length • En Playa de procesamiento.

Maquinarias Utilizadas: • Harvester

• Procesadoras

Harvester operando in Situ

Procesadoras operando en playa

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MATERIA PRIMA: EXTRACCIÓN, SACA Ó TRANSPORTE PRIMARIO

Se entiende por saca o transporte primario al proceso de transporte de árboles o trozas desde la zona de corte hasta un lugar provisorio o patios de acopio.

Clasificación: Según el equipo utilizado, puede clasificarse en:

 Manual (suspendida, arrastre)

 Animales (caballos, bueyes, mulas, etc.)

 Mecanizados: Transporte suspendido sobre vehículo (forwarding)  Arrastre (skidding)

 Sistema de cables

Objetivos Principales:

 Conseguir la mayor productividad posible en el proceso de extracción.

 Transportar a los patios de acopio las trozas que se prepararon para facilitar la carga a camiones que llevaran lo rollos al aserradero sin merma importante de volumen ni deterioro importante de la calidad.

 Causar el menor daño posible a cursos de agua existentes en la zona de corte  Reducir la compactación del suelo ocasionadas por las operaciones de saca.

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MATERIA PRIMA: Transporte suspendido sobre vehículo (forwarding)

Skidder con cadenas o cables de acero

En este sistema, toda la carga va suspendida. Es un método muy apropiado para madera de pequeñas y mediana dimensiones (pulpa, leña, y aserrado).

En general se utilizan:

 Tractores agrícolas con grúas y con acoplado

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MATERIA PRIMA: EXTRACCIÓN POR ARRASTRE

Skidder con garras

Skidder con cadenas o cables de acero

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MATERIA PRIMA: EXTRACCIÓN POR CABLE

Los sistemas de cable, se utilizan en condiciones topográficas difíciles o suelos muy inestable. Consisten en un carrier montado sobre una línea de acero y propulsado por un motor fijo en un extremo.

El carrier, es un carro constituido por una o más poleas encerradas en una carcaza y con un sistema de enganche externo. El carro se monta en un cable aéreo (skyline) impulsado por cables conectados a cada extremo.

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MATERIA PRIMA: CARGA

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MATERIA PRIMA: TRANSPORTE, RECEPCIÓN A PLANTA y DESCARGA EN PLAYA DE ACOPIO

• Existen dos tipos de almacenamiento • Almacenamiento Seco

• Almacenamiento húmedo

• Espacio necesario para stock mínimo • Inventario c/sistema de identificación • Deterioro

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ASERRADERO – SISTEMAS DE CORTE

Industrias de primera transformación de madera en rollo en madera

aserrada, cuyos útiles de trabajo son las sierras.

Clasificación:

a) Según la tecnología a utilizada:

 Aserraderos portátiles

 Línea clásica ó tradicional

 Línea de productividad media

 Líneas de alta productividad

Tipos de máquinas:

 Primarias: Sierras alternativas, a sinfín y circulares

 Secundarias: Partidoras, canteadoras, y despuntadoras

Siempre que se pueda se debe evitar obtener piezas de pequeños espesores, ya que a mayor número de cortes el aprovechamiento disminuye considerablemente.

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ASERRADERO: TIPOS

 LÍNEA CLÁSICA o TRADICIONAL BAJA PRODUCTIVIDAD

 Es la línea de producción más extendida y versátil para el aserrado de cualquier tamaño y especie

 Producción de 10 a 20 m3_{/día, materia prima irregular, > 15 cm}

diámetro en punta delgada,

 Diversidad de productos finales,  Alto coste de la mano de obra,

 En general bajo control de calidad de productos finales (madera verde, sin clasificar, etc), pueden alcanzar un rendimiento medio-alto, baja productividad (m3_/día).

 Maquinaría básica instalada a nivel de piso: Sierra principal de carro – Canteadora – despuntadora.

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 ASERRADERO: LÍNEAS DE PRODUCTIVIDAD MEDIA

Aserradero semi-automatizado, con esquemas de corte no definidos.

Producción > 80 m3_{/día, con productos finales concretos (tablas}

principalmente de diferentes espesores), en general con control de calidad clasificada por ancho, espesor, largos.

Maquinaria básica instalada a piso elevado. Operaciones:

1º opción: Descortezado, aserrado con sierra tándem (Sinfín) y canteado ambos con ajuste manual y despuntadoras. Es la mejor opción cuando se trata de trozas no uniformes. Productividad media-baja

2º opción: Descortezado, aserrado con sierra gemelas (Sinfín o circular), tableado con sierra múltiple (circular, mucha producción de aserrín), re-aserradora, canteado con ajuste manual y despuntadoras. Requiere trozas uniformes. En ambas opciones:

Distintos tipos de descarte. Chipeado de listones y costaneros

Clasificación por espesor, ancho, incluso por largo. Apilado manual. Rendimiento: medio-bajo. Productividad media-alta

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 ASERRADERO:

Diagrama de proceso de un pequeño aserradero Americano con sierra sinfín

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LINEA DE ASERRADO DE MEDIA PRODUCTIVIDAD CON SIERRAS GEMELAS

Propiedad: http://www.maquinaskogut.com.ar/linea-clasificacion-de-rollos.html

Unitizador y elevador de rollos al piso del aserradero

Transportador

Pateador Descortezadora

Salida de corteza

La distribución de planta es una

consideración necesaria cuando se va a instalar un aserradero nuevo,

cuando se moviliza o cuando se agranda

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 ASERRADERO: LÍNEAS DE ALTA PRODUCTIVIDAD Línea con chipcanter: Es la línea de alta

producción más extendida.

Aserradero con alto grado de automatización, con esquemas de corte definidos; clasificación por ancho y contenido de nudos!. Maquinaría básica:

Descortezado y clasificación de rollos por escaner. 1º Chipeado y aserrado con sierra gemela (Circular), 2º chipeado, tableado con sierra múltiple (circular), canteado con ajuste automático y ajuste del largo con retestadoras. Requiere trozas uniformes. Apilado automatizado.

Sin producción de descarte; salvo el aserrín. Rendimiento: medio-alto.

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ASERRADERO - OPERACIONES PREVIAS AL ASERRADO

 Troceado del rollo: Tiene como objeto sanear las trozas (ó rollos) y adecuar su longitud a la longitud de aserrado y transporte de las máquinas. Se realiza bien en el parque de madera en rollo mediante motosierra, o bien en fábrica intercalando en el sistema de transporte una sierra circular dotada de movimiento pendular ó motosierras fijas con movimiento de la espada oscilante.

 Lavado de la madera: tiene como objetivo eliminar piedras y otros elementos que pudieran dañar las sierras. Para ello se hace pasar la madera por túnel con chorros de agua a presión.

 En los aserraderos de la región no es común estas dos etapas.

 Descortezado: Se utilizan descortezadoras de anillo ó cabezal a tambor.  Clasificación por diámetros y largo. Con sensor de altura y encoder o

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OPERACIONES PREVIAS AL ASERRADO: TROCEADO o SANEADO DE LA TROZA (Despunte)

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DESCORTEZADO – DESCORTEZADORA CON CABEZAL A TAMBOR

En la imagen se observa un descortezador con cabezal fijo y carro móvil. Pero también existen diseños con cabezal móvil y carro fijo.

Es una operación de separación mediante un desenrollado periférico bajo presión, en el cual se hace girar el rollo es sentido contrario a las cuchillas. Además de la corteza, se eliminan piedras, tierra y todo tipo de elementos extraños que tenga la troza, adherida en su corteza. Las razones que justifican la operación son:

 Preservar las herramientas de corte del aserradero

 Permite aprovechar los residuos que se producen en el aserrado para pulpado  Favorece el secado de los rollos si el descortezado se hace en el bosque, lo que

se traduce en ahorro de transporte y manejo de residuos en el aserradero.

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DESCORTEZADO – DESCORTEZADORAS DE ANILLO MECÁNICO

• Debe preverse un sistema de extracción y manejo de la corteza • No deben introducirse rollos encorvados, o con puntas de ramas

• El rendimiento de la operación mejora cuando el rollo está recién volteado, y en épocas de primavera. Y lo mas importante…

• La planificación de la operación, a los efectos de proveer un volumen suficiente de materia prima, para que no existan interrupciones en las operaciones que siguen. (Capacidad del aserradero, características de los rollos, superficie necesaria). Es por eso que la ubicación de la descortezadora no debe bloquear el acceso de trozas al aserradero, cuando esta está fuera de servicio.

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UNITIZADOR Y ALIMENTADOR DE ROLLOS A ASERRADERO

Unitizador y alimentador a pasos de doble acción y escalones para rollos.

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MÁQUINAS DEL ASERRADO - SIERRA de CARRO (Corte abierto)

Utiliza una hoja de sierra a sinfín montada sobre dos volantes, lo permite desarrollar altas velocidades de corte. El rollo colocado en el carro pasa por la sierra repetidamente hasta que se convierte en tablas o vigas.

Posición: horizontal, vertical, inclinada Tipos: Monocorte, en tándem y bicorte.

El carro permite adaptar el corte de trozas de grandes diámetros.

Con relación a las sierras circulares, las sierras a sinfín producen un corte más angosto, generando menos desperdicio.

El afilado sucesivo limita la vida de las cintas. Se requiere rectificado de los volantes

Elementos principales:

Bastidor, Volante superior e inferior, Guías y elemento de limpieza, Depósitos de lubricantes, Sistema de tensado, protectores, el carro y motores de accionamiento.

Imagen tomada de:

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MÁQUINAS DEL ASERRADO CLÁSICO – SIERRA de CARRO

Equipos de alimentación y posicionamiento de trozas en la sierra de carro

Virador: Sirve para voltear el rollo durante su aserrado, permitiendo al aserrador

obtener el mejor aprovechamiento, y mas aún al utilizar una sierra sinfín.

Tobogán de carga Leva de retención de trozas y carga Virador de troncos Carro de toras

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Carro: Sujeta la troza y la mueve hacia la sierra

• Estructura sobre ruedas

• Escuadras con movimiento perpendicular al del carro y • Movimiento exacto: ancho de corte

• Garras: sujetan la troza. Evitan movimiento durante el corte. • Guías o vías: sobre las que se mueve el carro

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MÁQUINAS DEL ASERRADO CLÁSICO – SIERRA PRINCIPAL ó de CARRO CON SIERRAS EN TANDEM

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MÁQUINAS DEL ASERRADO CLÁSICO – SIERRA PRINCIPAL A CARRO con HOJA DE SIERRA BICORTE Y CON CHIPCANTER a la Entrada

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MÁQUINAS Y EQUIPOS UTILIZADOS EN LOS PROCESOS DE ASERRADO SIERRA PRINCIPAL: SIERRAS GEMELAS – (Corte cerrado)

Gemela con sierra circular cuadruple Gemela con sierra sinfin

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MÁQUINAS Y EQUIPOS UTILIZADOS EN LOS PROCESOS DE ASERRADO SIERRA PRINCIPAL: SIERRAS GEMELAS

Gemela con sierra de banda a sin fin

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MÁQUINAS Y EQUIPOS UTILIZADOS EN LOS PROCESOS DE ASERRADO REASERRADORA Ó RECUPERADORA

Tiene por objetivo reaserrar las piezas laterales (costaneros) sacadas de la sierra principal (Sobre trozas con dos caras planas paralelas entre si), a los efectos de obtener una tabla de dos caras.

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SIERRA CIRCULAR MÚLTIPLE DE UN SOLO EJE

MÁQUINAS Y EQUIPOS UTILIZADOS EN LOS PROCESOS DE ASERRADO

Obtención de tablas y 2 costaneros* *No en líneas con chipcanter

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SIERRA MÚLTIPLE

Sierra circular doble eje y doble corte de configuración estándar de 6” u 8” de altura de corte y 320 mm de ancho corte.

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OPERACIÓN DE CANTEADO

Consiste en eliminar los cantos muertos para obtener el ancho final de las tablas que provienen de la re-aserradora (ó recuperadora).

Entrada: Tabla de dos caras a cantear

Salida: Tabla de cuatro caras

Salida: Cantos o descarte no reutilizable a chipeadora

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SIERRA CANTEADORA

La canteadora está provista de dos circulares, impulsadas por un motor de entre 30 a 40 HP de las cuales una es de posición fija y la puede cambiar su posición para ajustar el ancho de corte de acuerdo al ancho de la tabla que se desea cantear.

También existen diseños de canteadoras que poseen más de dos sierras circulares pudiendo ser de posiciones fijas con anchos de corte definidos o bien de ancho variable.

La velocidad de avance estándar de una canteadora ronda los 20 metros por minuto aproximadamente, aunque en las más modernas pueden llegar a 40 – 50 m/min.

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SIERRA CANTEADORA SISTEMA DE MEDIDA

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SIERRA CANTEADORA SISTEMA DE MEDIDA

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UNITIZADOR DE TABLAS

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SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN DE TABLAS

Manual mediante mea de clasificación Armado de paquetes por medida

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EMPALILLADOR AUTOMÁTICO DE PAQUETES DE TABLAS STAKER

Equipo que se instala a la salida de la línea de aserrado para conformar los paquetes de tablas que ingresaran al secadero de madera. incrementa sustancialmente la productividad de un aserradero

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ESTIBADO

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CHIPEADORAS – ASTILLADORAS A TAMBOR

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CHIPEADORAS – ATILLADORAS CON VOLANTE

Chipera de disco inclinado con alimentación horizontal

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PRINCIPALES FABRICANTES DE MÁQUINAS Y EQUIPOS DE ASERRADO

 Metalúrgica Kogut SRL. Eldorado Misiones  Maquinaria Polonyi SRL. Eldorado Misiones  Mendes Máquinas. Brasil

 Vantec. Brasil

 Metalúrgica Schiffer. Brasil

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¡MUCHAS GRACIAS

POR VUESTRA ATENIÓN!

Y

DISCULPAS SI NO LES GUSTO