Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias
Martín MARTÍNEZ SALVADOR Pedro JUÁREZ TAPIA Manuel ALARCÓN BUSTAMANTE Juan QUINTANAR OLGUÍN Rogelio FLORES VELÁZQUEZ Héctor E. ALANIS MORALES Roberto ARMENDARIZ OLIVAS INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES FORESTALES,
AGRÍCOLAS Y PECUARIAS
CENTRO DE INVESTIGACIÓN REGIONAL NORTE CENTRO CAMPO EXPERIMENTAL LA CAMPANA - MADERA
VALIDACIÓN Y SELECCIÓN DE SIERRAS PARA ASERRÍO DE ENCINO EN EL
SECRETARÍA DE AGRICULTURA, GANADERÍA, DESARROLLO RURAL, PESCA Y ALIMENTACIÓN
C. Javier Usabiaga Arroyo Secretario
Francisco López Tostado Subsecretario de Agricultura
Antonio Ruíz García Subsecretario de Desarrollo Rural
Juan Carlos Cortés García
Subsecretario de Fomento a los Agronegocios
INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES FORESTALES, AGRÍCOLAS Y PECUARIAS
Dr. Pedro Brajcich Gallegos Director General Dr. Edgar Rendón Poblete Coordinador de Investigación, Innovación y
Vinculación
Dr. Sebastián Acosta Núñez Coordinador de Planeación y Desarrollo
Dra. María Emilia Janetti Díaz Coordinadora de Administración y Sistemas
CENTRO DE INVESTIGACIÓN REGIONAL DEL NORTE CENTRO Dr. Homero Salinas González
Director Regional Dr. Héctor Mario Quiroga Garza
Director de Investigación, Innovación y Vinculación Dr. José Verastegui Chávez
Director de Planeación y Desarrollo Lic. Rafael Márquez Morales Director de Administración y Sistemas
M.C. Antonio Chávez Silva
VALIDACIÓN Y SELECCIÓN DE SIERRAS PARA ASERRÍO DE ENCINO EN EL ESTADO DE
CHIHUAHUA
Martín MARTÍNEZ SALVADOR
1Pedro JUÁREZ TAPIA
1Manuel ALARCÓN BUSTAMANTE
1Juan QUINTANAR OLGUÍN
2Rogelio FLORES VELÁZQUEZ
2Héctor E. ALANIS MORALES
1Roberto ARMENDARIZ OLIVAS
11
Investigadores Campo Experimental La
Campana-Madera, CIRNOC-INIFAP. SAGARPA.
2Investigadores del Campo Experimental San
Martinito, CIR CENTRO INIFAP. SAGARPA.
VALIDACIÓN Y SELECCIÓN DE SIERRAS PARA ASERRÍO DE ENCINO EN EL
ESTADO DE CHIHUAHUA
Folleto Técnico Núm. 32 Octubre de 2005 Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y
Pecuarias
Centro de Investigación Regional Norte Centro Campo Experimental Madera
Av. Homero Núm. 3744, Chihuahua, Chih. México C.P. 31100
CONTENIDO
Página
INTRODUCCIÓN 1
ANTECEDENTES 2
Aserrío de maderas duras 3
Diagrama de corte 4
Recubrimientos en los dientes de las sierras 14
Ventajas del estelitado 15
MATERIALES Y MÉTODOS 17
Características de la trocería 18
Tratamiento de la trocería 18
Alimentación de la trocería 19
Tipo de corte 19
Dimensionado de la madera aserrada 20
Características de las sierras validadas 20
Variables respuesta 21 Selección de la sierra 21 Análisis 22 RESULTADOS 22 Coeficiente de Aserrío 22 Variación en el grosor 23 Pérdida de Swaje 24
Tiempo efectivo de corte 26
Consumo de corriente eléctrica 28
Selección de la sierra 29
CONCLUSIONES 30
INTRODUCCIÓN
Los encinos (Quercus) pertenecen a la familia Fagaceae. Este género es uno de los mas ampliamente distribuidos en nuestro país, pudiéndose encontrar desde el nivel del mar hasta altitudes mayores de 3000 metros.
Actualmente el aprovechamiento del género Quercus en el estado de Chihuahua es mínimo, destinándose la mayoría de este para la industria de celulosa, fabricación de tarimas y elaboración de carbón, por lo que el valor que se percibe por la venta de la materia prima es bajo, al igual que el valor agregado que se da a una madera que por sus características es considerada en la clase de las preciosas.
Entre las principales causas que hacen ineficiente el proceso de industrialización de los encinos se encuentra la falta de equipo adecuado para el asierre de maderas duras; por lo que, esta etapa del proceso de producción tradicionalmente se realiza con la tecnología especificada para aserrar madera del género Pinus, trayendo en consecuencia mayor desgaste de los equipos, menores rendimientos y menor calidad de la madera.
El INIFAP realizó la validación de tecnologías para seleccionar una sierra banda apropiada para madera de encinos de la región forestal Tutuaca en el estado de
Chihuahua, la cual será de gran utilidad para inducir cambios en el proceso de asierre de maderas duras en los aserraderos del estado en los que se realice transformación primaria de madera de encino.
ANTECEDENTES
La distribución de los encinos en México, corresponde principalmente a las zonas montañosas, en las que prevalecen climas templado frío y semi-húmedo, aunque también se les encuentra en climas cálidos y secos. Se localizan en un rango altitudinal que va desde el nivel del mar hasta los 3100 msnm, aun cuando la mayoría de las especies se encuentra distribuida entre los 1200 y 2800 msnm (Rodríguez et al., 2002).
Si se emprende la tarea de conocer la taxonomía de los encinos de Norteamérica y América Central, se enfrenta con una multitud extrema de especies. Se han reconocido 371 especies de las cuales 177 pertenecen a la sección Leucobalanus o Lepidobalanus, 189 a Erythrobalanus y 5 a Protobalanus (Burkhard, 1994).
Para México se mencionan cifras diferentes. Martínez (1981) maneja 268 especies, que distribuye en partes casi iguales a las secciones Leucobalanus y Erythrobalanus; sin embargo, se encontró en los últimos años que en el
estudio de Martínez existen casos donde las especies se describen de manera doble bajo diferentes nombres (Burkhard, 1994).
En México existen aproximadamente 135 especies de encinos, de las cuales 55 son encinos rojos o Erytrobalanus, 76 especies de encinos blancos Leucobalanus o Lepidobalanus y 4 especies del subgénero Protobalanus o encinos negros. Así mismo menciona que 86 especies son endémicas (41 especies de encinos rojos, 44 especies de encinos blancos y 1 de encinos negros) (Rodríguez et al., 2002).
Aserrío de maderas duras
El manejo de la trocería de encino desde su derribo y elaboración en monte hasta el patio de trocería, involucra una serie de actividades cuyo objetivo final debe ser minimizar los daños en la trocería, que repercuten en la pérdida de valor de la misma y la presencia futura de defectos en la madera aserrada que se obtenga (Flores y Fuentes, 2002b).
La necesidad de aprovechar el encino en forma industrial, a fin de incorporar a la producción nacional un mayor volumen de madera y utilizarla en la obtención de productos con un mayor valor agregado, requiere de la
búsqueda de nuevas alternativas en la actividad primaria del aserrío (Flores et al., 2001).
La dificultad para aserrar encinos esta relacionada con el tabú en la utilización de sierras banda que no reúnen las especificaciones necesarias para este tipo de madera y en la inadecuada combinación de la geometría de los dientes (paso de diente, profundidad de garganta, espacio libre lateral, ángulo de corte, ángulo de diente y ángulo libre) (Flores et al., 2001).
Diagrama de corte
En nuestro país, generalmente el aserrío de la madera se realiza utilizando el diagrama de corte de cuatro caras, que consiste en ir volteando la troza en el carro para seleccionar los cortes, en un esfuerzo por maximizar la producción de madera aserrada con calidad. Es el diagrama que mejor se adapta a las condiciones del equipo y maquinaria a nivel nacional y con el que mejores rendimientos se obtienen comparativamente con otros tipos de diagrama de corte (Flores y Fuentes, 2002b).
La Sierra. - La sierra es uno de los principales elementos en el proceso de aserrío, la cual debe cumplir ciertos requerimientos como son: alta flexibilidad y resistencia a la
fatiga, alta dureza, resistencia al desgaste, uniformidad estructural y resistencia al impacto.
Figura. 1. Diagrama de ángulos de la sierra
Las especificaciones de las sierras de mayor importancia son las relacionadas con la geometría de los dientes (Figura 1), como son: paso de diente, profundidad de garganta, espacio libre lateral, ángulo de corte, ángulo de diente y ángulo libre, que combinados en forma adecuada permiten incrementar la duración del filo y por consecuencia el volumen de madera procesado es mayor (Flores y Fuentes, 2002b).
La parte más importante de las sierras son los dientes, por el hecho de constituir el elemento de corte. El conocimiento sobre su comportamiento durante el asierre, se vuelve indispensable en el proceso de producción. Kirbach (1986)
Ancho de corte Paso de diente Profundidad de la garganta Ángulo de ataque Ángulo de limpieza Ángulo de diente
menciona que existen seis problemas de mayor importancia que repercuten en los beneficios potenciales del aserrío con sierras banda, los cuales son: simetría y mantenimiento de los dientes, fisuras en el centro de la hoja, torcedura de la sierra, desgaste del perfil del volante y la relación de velocidad y profundidad del corte en función de la capacidad de alimentación de la garganta (Flores et al., 2001).
Entre las varias actividades necesarias para lograr este objetivo, se destacan el recalcado e igualado de los dientes de la sierra, esto significa que para evitar que el cuerpo de la sierra roce contra la madera durante el corte calentándose y, por consiguiente, pierda tensión, se suele ensanchar las puntas de los dientes. En tal forma, se crea el espacio libre requerido por el cuerpo de la sierra (FAO, 1982).
Hay otra forma de obtener el libre movimiento de la sierra en el corte, que consiste en doblar las puntas de los dientes alternativa y uniformemente hacia la derecha e izquierda. Este método, llamado trabado o triscado, es el mas antiguo y debido a la facilidad de realizarlo, se sigue utilizando sobre todo en sierras de cinta angosta y sierras alternativas (FAO, 1982).
Sin analizar detalladamente las ventajas de uno u otro método, puede concluirse que el recalcado de los dientes de la sierra es la forma más usual, debido principalmente a que presenta mayor rigidez, dureza y rendimiento (FAO, 1982).
Ángulo de ataque o corte. Es de vital importancia, ya que tiene un efecto definitivo sobre el corte de la sierra y en la capacidad de producción de la máquina. Los factores a considerar en la selección del ángulo de corte son: tipo de madera a cortar, velocidad de alimentación, velocidad de la sierra, la forma y tipo de diente.
El ángulo de corte, debe ser mantenido dentro de ciertos límites, los cuales han sido determinados por la experiencia y la investigación. Para maderas duras existen rangos que se consideran normales y que han dado buenos resultados (Tusset y Durán, 1979; Kirbach, 1986), los cuales son: ángulo de corte de 20 a 30º, siendo las mas comunes de 20 a 22 (Flores y Fuentes, 2002b).
Ángulo de diente. Determina que tan fuerte y sólido es el diente, debe ser lo suficientemente amplio de tal manera que permita que el diente tenga una buena resistencia, y guarda una relación inversamente proporcional con el espesor de la sierra, es decir, entre mas delgada es la sierra el ángulo del diente debe ser mayor. Para el aserrío
de maderas duras el ángulo debe ser lo suficientemente amplio, de tal manera que permita que el diente tenga una buena resistencia.
En México con sierras de 8”, el ángulo de diente de 50º fue el que mostró mejores resultados (Bejar, 1982). En sierras de 6”, el ángulo de diente mas adecuado fue 45º a 50º (Quiñones y Herrera, 1984); y en sierras de 5” el ángulo de diente de 44º mostró buenos resultados (Flores et al., 2001). Con base en lo anterior, para el aserrío de madera de encino se recomienda que este ángulo de diente sea de 45º a 60º (Flores y Fuentes, 2002b).
Ángulo de limpieza. Determina el corte libre y limpio de la sierra, debido a que la separación entre la sierra y la madera debe empezar justamente en la punta del diente. Para evitar que el lomo del diente roce con la madera causando fricción y sobre calentamiento de los dientes de la sierra, cuando se afile ésta, se debe esmerilar el lomo del diente para mantener el ángulo correcto, de otra forma, el diente se calentará, perderá dureza y se desafilará rápidamente.
Para aserrar la madera de encino se recomienda un ángulo de limpieza de 8 a 12º, aunque en la costa del Pacífico de Norteamérica se ha utilizado con buenos
resultados un ángulo de 16º para sierra de banda ancha con dientes recalcados.
Este ángulo debe aumentar cuando el ángulo de corte disminuye y viceversa. Un valor demasiado elevado del ángulo de incidencia puede aumentar la vibración de la sierra, especialmente en las maderas fáciles de aserrar en las cuales las velocidades de alimentación son altas, por lo que conviene reducirlo a valores modestos.
En México, en sierras de 8” se recomienda un ángulo de limpieza de 12º (Bejar, 1982); en sierras de 6”, el ángulo de limpieza mas adecuado va de 14º a 15º (Quiñones y Herrera, 1984); y en sierras de 5”, el ángulo de limpieza de 16º mostró buenos resultados (Flores et al, 2001).
El aserrío de una madera densa o dura requiere de un diente rígido y fuerte, haciendo necesario incrementar el ángulo del diente. Lo anterior se realiza reduciendo el ángulo de incidencia, el ángulo de corte o ambos (Flores y Fuentes, 2002a).
Paso de diente. Es distancia existente entre punta y punta de los dientes. Con un paso de diente demasiado grande se incrementa la carga sobre los dientes, dando como resultado que la sierra se desafile rápidamente. Con un paso de diente reducido se obtiene una superficie aserrada
más tersa y pareja, pero se requiere una mayor potencia para mover la sierra, lo que ocasiona un aumento en el consumo de corriente eléctrica. Además un paso de diente reducido requiere necesariamente de gargantas pequeñas, por lo que debe reducirse la velocidad de alimentación de la troza hacia la sierra, ocasionando con esto una disminución en la producción. El paso de diente en las sierras con dientes recalcados puede ser hasta un 35% mayor que en las sierras con dientes trabados. Las sierras delgadas deben tener dientes relativamente chicos y el paso de diente pequeño para que sean lo suficientemente fuertes.
El paso de diente que existe para maderas duras y muy duras varia de 1 1/4” a 2 3/8”, aunque esto esta relacionado con el ancho de la sierra (Tusset y Durán, 1979), o con el calibre de la sierra y con el diámetro de los volantes.
En México, al evaluar sierras cinta en el aserrío de maderas de encino, los resultados respecto a paso de diente fueron los siguientes: en sierras de 8” un paso de diente de 1 1/2” fue la mejor opción (Bejar, 1982); en sierras de 6” el paso de diente de 1” fue el mejor (Quiñones y Herrera, 1984); y en sierras de 5”, el paso de diente de 1 3/4” dio buenos resultados (Flores et al., 2001).
Tomando en cuenta lo anterior para el aserrío de encino que es una madera dura se recomienda que el paso de diente sea de 1 1/4” a 2 1/4” de acuerdo con el calibre de la sierra, ya que a menor espesor de la sierra, corresponde un menor paso de diente (Flores y Fuentes, 2002a).
Garganta y profundidad de garganta. La garganta se determina por la forma, el paso de diente y la altura del mismo, debiendo ser lo suficientemente amplia para arrastrar el aserrín producido. Que en el caso de las maderas duras, el volumen del aserrín es tres veces mas que el volumen de la madera sólida y en las maderas suaves el aserrín tiene un valor seis veces mayor que el de la madera sólida, lo que permite que para el aserrío de maderas duras, la garganta pueda ser más reducida, obteniendo con esto una mayor rigidez en el diente.
La experiencia ha demostrado que en lo concerniente a dientes recalcados, la profundidad de garganta de aproximadamente 1/3 del paso de diente es la mejor para maderas duras como el encino (Tusset y Durán, 1979; Kirbach, 1986) o bien menos de 10 veces el espesor del calibre de la sierra.
Respecto a estudios realizados en el país, sobre el aserrío de encinos, en sierras de 8”, la característica que resultó mejor respecto a la profundidad de garganta es de 1/2”
(Bejar, 1982); en sierras de 6” una profundidad de garganta de 3/8”, fue la que dio mejores resultados (Quiñones y Herrera, 1984); y en sierras de 5” una profundidad de 7/16”, mostró buenos resultados (Flores y Fuentes, 2002b).
Ancho del corte. Es el ensanche que se le da al borde dentado de la sierra, con la finalidad de proporcionar a la misma el espacio suficiente y evitar roces del cuerpo de la hoja con la madera al realizar el corte. Está determinado fundamentalmente por el tipo de madera y el espesor de la sierra.
Para aserrar la madera de encino, se recomienda que sea de 2 a 4 décimas de milímetro menor que el ancho de corte utilizado para el aserrío de pino, o 50% mayor que el grosor de la sierra (0.6-0.8 mm. + Espesor de la sierra), lo cual puede conseguirse mediante el trabado o recalcado de los dientes (Flores y Fuentes, 2002a).
Velocidad de alimentación. La velocidad de alimentación puede variar entre límites muy amplios. En cada caso particular esta determinada por tipo de madera, tamaño de madera (altura de corte), tolerancias exigidas por el producto aserrado, acabado superficial deseado y características de la sierra.
Esto representa otro de los grandes problemas para el aserrío de la madera de encino en México, debido a que los encinos se asierran a la misma velocidad que se asierra el pino, lo cual es un error, ya que para el encino, por ser una madera dura, se debe emplear una velocidad cercana a los 25 m/min o ligeramente superior.
La velocidad de alimentación es calculada por medio de la siguiente formula:
Va = Vc x E / p Donde:
Va = velocidad de alimentación m/seg. Vc = velocidad de corte m/seg.
E = espesor del aserrín mm. p = paso del diente mm.
Es decir, en una sierra con un paso de 38.1 mm que corta a una velocidad de 35.113 m/seg, y produce un espesor de viruta de 0.633 mm se aserrará con una velocidad de alimentación de 35 m/seg (Flores y Fuentes, 2002a).
Velocidad de corte o velocidad de la sierra. Conociendo el diámetro del volante y las rpm de éste, se puede calcular sin problema la velocidad de corte de la sierra con la siguiente formula:
Velocidad de la sierra = (rpm del volante)(3.1416)(diámetro del volante en pies).
Cuando no se dispone de un tacómetro para medir las rpm del volante, se determina con la siguiente fórmula.
rpm del volante = (diámetro de polea impulsora) (rpm del motor) / diámetro de polea receptora.
Las maderas duras como el encino se asierran a velocidades cercanas a 6000 pies/min (Flores y Fuentes, 2002b).
Recubrimientos en los dientes de las sierras
Además de adoptar las especificaciones sobre las características de los dientes para aserrar madera de encino, existe la alternativa de endurecer la punta de los mismos mediante su recubrimiento con estélite, carburo de tungsteno, platino de cromo, vanadio o endurecimiento con alta frecuencia para aumentar la resistencia al desgaste, la cual puede ser hasta un 100% mayor en maderas blandas o 12 veces mayor en maderas duras (Kirbach, 1984).
Muchas especies, aparte de densidades muy altas, tienen un elevado porcentaje de sílice y otras incrustaciones cristalinas que dificultan el aserrío, debido a que desgastan
rápidamente el filo de los dientes, reduciendo el tiempo útil de trabajo de la sierra.
Debido a esto, el uso de sierras banda con dientes recubiertos con estélite parece ser al menos hasta ahora, la mejor opción para el aserrio de la madera de encino. En trabajos de investigación realizados en USA para comparar la duración del filo entre sierras con dientes recubiertos con estélite y con otros materiales, los mejores resultados los han mostrado siempre las sierras con dientes recubiertos con estélite.
En México, Flores et al. (1999) determinaron que la sierra con dientes recubiertos con estelite 12 presenta una mayor resistencia al desafilado comparativamente con la sierra de dientes recalcados, lo que permite aserrar un volumen de poco mas del doble de madera de encino (Flores y Fuentes, 2002b).
Ventajas del estelitado
Según la densidad, dureza, contenido de sílice y suciedad general de las trozas por aserrarse, puede aumentarse el tiempo de corte de 6 a 8 veces mediante el estelitado de la sierra.
Para evitar equivocaciones, hay que notar que el tiempo útil de corte de una sierra estelitada, aserrando especies duras y abrasivas, es mas o menos el mismo que para una sierra común, que corta maderas blandas y semiduras, o sea de 2 a 3 hr en promedio. La diferencia radica evidentemente en el hecho de que se necesitarían por lo menos 6 sierras no estelitadas para obtener el mismo rendimiento que la estelitada al aserrar especies duras y abrasivas.
Además, cabe destacar que un diente estelitado puede afilarse con el debido cuidado hasta 20 veces, lo que contribuye considerablemente a la economía del proceso. Lo anterior debido a que un diente sin estélite permite rara vez más de 10 afiladas.
Por tales motivos, el estelitado no es un proceso excesivamente caro y tampoco requiere de un afilador altamente calificado. Sin embargo es obvio que para dominar el proceso a la perfección es necesario aprenderlo. La dificultad principal del estelitado radica en la necesidad de no solo depositar una gota de estelita con características apropiadas en cuanto a tamaño y forma en la punta recalcada del diente, sino también de colocarla en el lugar preciso de cada diente (FAO, 1982).
MATERIALES Y MÉTODOS
El estudio se realizó de Febrero a Agosto de 2004 en el aserradero llamado “El Rincón de Cahuizori”, el cual se encuentra ubicado en San Isidro Cahuizori municipio de Ocampo, Chihuahua. Este aserradero tiene una capacidad instalada de producción de 12,000 Pies tabla (PT) aserrados por turno, y una producción real de 8,000 PT por turno para madera de pino.
Características de la Sierra y aditamentos: Diámetro de volante: 48”. Longitud de la sierra: 25´4”=7.72 m. Distancia entre volantes abiertos: 77”. Ancho de volante: 8 1/4”. Ancho de sierra: 8”. Paso de diente: 1 3/4”. Ancho de diente: 5/32. Profundidad de garganta 11/16. Ángulo de diente: 49º. Ángulo de ataque: 27º. Ángulo de incidencia: 14º. Calibre de sierras: 17.
Motor de la sierra principal: Marca Baldor, H.P: 100. R.P.M: 1780. Factor de servicio: 7. Diámetro de polea conductora: 9”. Diámetro de polea receptora: 24 1/2”. Tipo de banda: V. Número de bandas: 5. Distancia entre ejes: 64 1/2”. Flecha receptora: 3”. Flecha transmisora: 2 7/8”. R.P.M. de la sierra principal: 654. Velocidad de corte o velocidad tangencial: 41.7 m/seg.
Características de la trocería
Se aserraron trozas de 2.51 m de longitud y diámetros máximos de 65 cm y mínimos de 25 cm.
La distribución de la trocería por diámetro y calidad fue aleatoria.
Tratamiento de la trocería
Durante los derribos, la trocería fue clasificada, cubicada con la regla maderera Doyle y la regla métrica CIFONOR, y posteriormente fue sellada con capas espesas de pintura de aceite, con el fin de evitar una deshidratación rápida (Figura 2). La madera fue apilada en el patio de trocería del aserradero, donde se colocó un número progresivo a cada una de las trozas.
Alimentación de la torcería
Esta operación se realizó de forma manual a base de ganchos troceros, las dimensiones de la rampa son de 12.5 m de largo y 5.30 m de ancho.
Tipo de corte
El diagrama utilizado en el proceso de aserrío fue el corte
de cuatro caras, que consiste en ir volteando la troza en el
carro para seleccionar los cortes en un esfuerzo por maximizar la producción de madera aserrada con calidad (Figura 3). Es el diagrama que mejor se adapta a las condiciones del equipo y maquinaria y con el que se obtienen mejores rendimientos.
Fig. 3. Diagrama de corte tangencial o de cuatro caras DURAMEN ALBURA
Dimensionado de la madera aserrada
La trocería se aserró por el método de cuatro caras, este proceso se llevó a cabo en grosores de 1 1/4”, 1 7/8” y 4”. Anchos de 4”, 6” y 8” y largo de 8 pies.
Características de las sierras validadas
Cuadro 1. Tratamientos validados.
Sierra Calibre de sierra Profun-didad de garganta Paso de diente Ángulo de ataque Ángulo de diente Ángulo de inciden-cia o salida Recubri-miento de diente 1 17 ½” 1 ½” 24º 48º 18º Estelite 2 17 5/8” 1 ½” 25º 47º 18º Sin Estelite 3 17 ¾” 1 ¾” 18º 52º 20º Recalcado 4 17 ½” 1 ½” 25º 45º 20º Estelite 5 17 5/8” 1 ½” 25º 45º 20º Sin Estelite
En el Cuadro 1 se muestran las características de las sierras. Cada sierra fue considerada un tratamiento independiente y fue alimentada con trocería (1,000 pies) en series consecutivas hasta su desgaste total. La sierra TRES es la que tradicionalmente se usa para el aserrío de pino e indistintamente es usada cuando se requiere aserrar madera de encino, es por ésto que ha sido considerada como sierra testigo.
Variables respuesta
Coeficiente de aserrío. Volumen de madera aserrada / Volumen de madera en rollo.
Variación en el grosor. Para esta variable, se midieron tres anchos, tres gruesos y tres largos a cada tabla de una muestra de 150 tablas de diferentes dimensiones seleccionadas aleatoriamente para cada tratamiento.
Pérdida de Swaje. Grado de desgaste del recalcado que se da a los dientes de la sierra.
Tiempo efectivo de corte: Tiempo de aserrío sin incluir los tiempos empleados en el retroceso de carro y volteo de las trozas, o sea, el tiempo absoluto empleado por la sierra para efectuar el número de cortes.
Consumo de corriente eléctrica: Amperes. Esta variable fue medida con un amperímetro. La medición se realizó colocando el instrumento sobre los cables que alimentan al motor que acciona las poleas.
Selección de la sierra
Para la selección de la sierra que da mejores resultados en el proceso de aserrío, se siguió un procedimiento de
estimación con base en múltiples criterios (variables de evaluación), dando valores de eficiencia de 5 a 1, donde 5 es mas eficiente y 1 menos eficiente.
Análisis.
Se realizaron análisis de varianza, y pruebas de medias Tukey con un =0.05 para seleccionar la sierra con mejores características.
RESULTADOS
Coeficiente de Aserrío
Se encontraron diferencias significativas (α=0.05). Este resultado fue considerado como la primera variable a tomar en cuenta para la selección de la sierra. El Cuadro 2 muestra la información de análisis de varianza.
Cuadro 2. Análisis de coeficiente de aserrío de encino en el proceso de comparación de cinco sierras.
Fuente de Variación G.L Suma de Cuadrados Cuadrados Medios Fc Modelo 4 812.96522 203.24131 2.02* Error 197 19822.34582 100.62104 Total 201 20635.31105
Las sierras UNO y CUATRO proporcionaron los mas altos coeficientes de aserrío. Ésto ratifica la efectividad del endurecimiento debido a ambas sierras fueron recubiertas con una aleación de estelite 12; sin embargo, las sierras CINCO Y DOS no mostraron diferencias significativas (α=0.05) al ser comparadas con las sierras con diente de estelite (Cuadro 3). Por su parte la sierra TRES (testigo) fue la que generó el mas bajo coeficiente de aserrío.
Cuadro 3. Medias en los Coeficientes de Aserrío por sierra.
TRATAMIENTO 1 4 5 2 3
MEDIAS 50.54+5a 49.67+6a 49.17+5ab 48.19+7ab 44.68+5b
Variación en el grosor
La variación en el grosor fue la segunda variable evaluada para la selección de la mejor sierra. El Cuadro 4 muestra los resultados de variación para cada una de las cinco sierras probadas. Se observa que los coeficientes de variación más altos se presentan cuando usamos la sierra TRES, la cual tiene el paso de diente más grande que las otras cuatro sierras. Por su parte, las variaciones mas pequeñas se presentan en la sierra CUATRO que corresponde a una de las tratadas con estelite; no obstante, las sierras UNO, DOS y CINCO presentan resultados muy semejantes sin mostrar tendencias.
Los resultados que muestra el Cuadro 4 son consecutivos en función del volumen al que fueron enfrentadas las sierras (1000, 2000, 3000, 4000 pies). Se observa como a medida que las sierras fueron enfrentadas a mayores volúmenes, estas fueron perdiendo filo, y por tanto incrementaron las variaciones en el grosor de la madera, presentándose los más altos incrementos en variación cuando se usó la sierra TRES, y los más bajos cuando se usó la sierra UNO.
Pérdida de Swaje
La tercera variable evaluada en el proceso de selección de la sierra, fue la pérdida del recalcado o swaje de cada una de las sierras probadas. Las recomendaciones de swaje para sierras usadas para maderas duras es de 30 – 35 centésimas de milímetro. Los recalcados más bajos se tuvieron con las sierras con dientes de estélite, y el recalcado mas alto lo presentó la sierra testigo (TRES), como se muestra en el Cuadro 5.
Las mediciones de swaje, se realizaron a las sierras nuevas, y posteriormente cada mil pies, siguiendo el mismo procedimiento para el proceso de estimación de variación en el grosor.
Cuadro 5. Pérdida de swaje (mm) en el proceso de aserrío. VOLUMEN (PIES) SIERRAS 1 2 3 4 5 0 27 34 39 27 35 1000 25 32 36 26 31 2000 24 30 34 25 30 3000 ---- 29 ---- 24 28 4000 ---- 27 ---- 23 27
Los resultados muestran pérdidas paulatinas en el recalcado de los dientes. Las sierras que presentaron un desgaste menos agresivo fueron la UNO y la CUATRO (sierras con dientes de estelite 12). Por su parte las sierras CINCO Y DOS presentaron semejanzas en la pérdida de recalcado, no así con la sierra TRES, la cual perdió mas rápidamente el swaje.
Tiempo efectivo de corte.
La representación del tiempo efectivo de corte en este caso se ha realizado en función del volumen alimentado a cada una de las sierras tratadas, del número de cortes que realizó cada una de las mismas, y el tiempo expresado en minutos.
la que tiene un mayor avance, lo cual puede deberse a que tiene un paso de diente ¼ mayor a las otras cuatro sierras, esto hace que el avance sea mayor; sin embargo, el desafilado se acentúa más y por tanto la vida útil de la sierra es menor como se muestra en el Cuadro 6.
Cuadro 6. Tiempo efectivo de corte por volumen. TRATAMIENTOS VOLUMEN m3ROLLO Sierra 1 min Sierra 2 min Sierra 3 min Sierra 4 min Sierra 5 min 1 5.71 5.08 4.98 5.42 5.87 2 10.47 8.89 9.37 10.34 12.39 5 27.53 26.43 22.87 24.73 24.89 10 53.39 53.21 51.18 49.39 47.73 15 --- 78.80 --- 74.42 71.65 20 --- 109.43 --- 99.29 102.26
La Sierra UNO sufrió un disturbio al finalizar los 10 m3, la sierra TRES perdió la totalidad
del filo al finalizar 10 m3rollo.
Las sierras CUATRO y CINCO presentaron los tiempos efectivos de corte (TEC) posteriores menores, mientras que las sierras DOS y UNO tuvieron un comportamiento semejante a medida que fueron alimentadas con madera de encino.
Consumo de corriente eléctrica
Con la finalidad de comparar el consumo de corriente eléctrica como una de las variables para seleccionar la sierra mas óptima para realizar el proceso de asierre, se evaluaron los consumos de la misma en amperes (Cuadro 7) por cada sierra y para tres diferentes altos de corte (4”, 6” y 8”).
Cuadro 7. Consumo de corriente eléctrica por alto de corte (Amperes).
Pies tabla Ancho de tabla 4" 1 2 3 4 5 1000 39.23 40.04 42.67 33.25 35.25 2000 42.29 41.12 45.25 35.21 38.29 6" 1000 44.43 47.01 50.33 47.50 45.75 2000 51.40 48.75 57.50 54.50 57.75 3000 --- 54.21 --- 61.2 59.12 4000 --- 67.01 --- 68.32 69.21 8" 1000 54.59 56.02 63.5 55.75 55.55 2000 63.00 64.50 72.75 64.50 67.00 3000 --- 67.13 --- 72.01 64.2 4000 --- 72.15 --- 73.34 76.28
Los resultados muestran que tomando como base el consumo de energía en grosores de 4”. Éste se incrementó hasta en un 20 % cuando se aserraron altos de 6”, y hasta en un 40% cuando se aserraron altos de 8”.
En el consumo de corriente por sierra, se observó que en las sierras con diente de estelite (1,4) el consumo fue menor, las sierras con diente triscado (2 y 5) consumieron un promedio de 5% más amperaje que las anteriores, mientras que la sierra testigo utilizó entre un 8 y 10% mas amperaje que las sierras con estélite.
Selección de la sierra
Cuadro 8. Selección de la sierra más eficiente
SIE-RRAS VALOR DE EFICIENCIA SU-MA VALOR DE IMPORTANCIA C.A Varia-ción en el grosor Pér-dida del recal-Cado TEC/ No.Cortes C.C.E. Dura-ción de Filo 1 5 4 5 3 5 4 26 22.81 2 3 3 4 3 4 4 21 18.42 3 1 2 3 5 3 2 16 14.04 4 4 5 5 4 5 5 28 24.56 5 4 3 4 4 4 4 23 20.18 TOTAL 17 17 21 19 21 19 114 100.00
C.A. =Coeficiente de aserrío, TEC = Tiempo Efectivo de Corte, C.E. = Consumo de Corriente Eléctrica.
Los resultados muestran que la sierra con mayor eficiencia es la CUATRO (Cuadro 8); por tanto, es recomendable el uso de tal sierra para el proceso de aserrío; sin embargo, dada la falta de empresas locales que realicen colocación de estelite 12 en los diente de las sierras, es posible recomendar el uso de la sierra CINCO, la cual también mostró buenos resultados.
CONCLUSIONES
Es posible aserrar madera de encino sin disminuir significativamente el rendimiento y la productividad mediante el uso de sierras con aleación de estelite 12 en los dientes.
La velocidad de corte a la que es factible aserrar madera de encino sin incrementar significativamente el costo de energía, y eficientando el uso de las sierras es de 6 000 pies por minuto.
La sierra mas eficiente para el aserrío de encinos es la número CUATRO. Sin embargo, los costos de operación para dar tratamiento de estelite 12 complican el proceso. Debido a lo anterior, es posible utilizar la sierra número CINCO sin disminuir la efectividad de manera significativa.
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