Influencia de las trozas de Pinus SP sobre el rendimiento de madera. Cuba (página 2)

Por todo lo ante referido partimos del siguiente problema que plantea que en la actualidad los procesos de transformación primaria de la madera de conífera en los aserraderos se caracterizan por presentar una eficiencia por debajo de los parámetros establecidos; lo cual unido a la baja calidad de la madera producido; provoca un uso inadecuado de la madera como materia prima, incrementando los impactos ambientales de las actividades de aprovechamiento forestal relacionados con la cadena productiva bosque-industria.

Por lo que el objetivo de nuestro trabajo tiene como objetivo determinar la influencia de la calidad de las trozas sobre la eficiencia de los procesos de transformación de de las trozas de Pinus sp. En el aserradero Albaro Barba, perteneciente a la Empresa Forestal Integral Minas, en la provincia de Pinar del Río, Cuba.

Materiales y métodos

La Empresa Forestal Integral Minas esta situada en la región noroccidental de la provincia de Pinar del Río (Figura 1) .Sus limites coinciden con los del municipio Minas de Matahambre. Limita al norte con el archipiélago de las Coloradas, al sur con la EFI Pinar del rió, al este con la EFI Pinar del Rió y al oeste con la EFI Macurije. La distribución de área de estas unidades aparece expuesta en la Tabla 1.

Figura 1. Ubicación de la EFI Minas

Tabla 1. Superficie de la zona de estudio

2. 1 Análisis de la influencia de la calidad de la troza sobre los rendimientos de madera aserrada.

El parámetro seleccionado para determinar la influencia de la calidad de las trozas sobre el proceso de aserrado lo constituye la variable rendimiento volumétrico total, que se determina a través de la siguiente expresión matemática:

El volumen de madera aserrada total en cada troza en los aserraderos, se determina sobre la base de las mediciones lineales obtenidas de madera aserrada de acuerdo con las expresiones que se exponen a continuación.

El cómputo del volumen en bruto de cada troza se efectuó a través del método del centroide (Wiant et al. 1992 así como Egas y Alvarez, 1997).

Método del centroide:

Para analizar la calidad de las trozas se hace referencia al diámetro y a los siguientes defectos:

Para el procesamiento estadístico se emplea el programa o software SPSS, a partir del cual se determinan los principales elementos que caracterizan los datos obtenidos.

Resultados y discusión

3.1 Influencia de la calidad de las trozas sobre la eficiencia en el aserradero Álvaro Barba

En la Tabla 2, se pueden apreciar las principales anomalías que aparecen en las trozas de Pinus sp en el aserradero Álvaro Barba, comprando estos resultados con los obtenidos en los aserraderos Martín González y Francisco Donatien, pertenecientes a la Empresa Forestal Integral Costa Sur en la provincia de Pinar del Río

Tabla 2. Defectos en las troza de Pinus sp en la Empresa Forestal Integral Minas

Se aprecia que las menores anomalías se desarrollan en aserradero Álvaro Barba, lo que favorece que la eficiencia del proceso de aserrado sea mayor en dicho establecimiento (Tabla. 3)

Tabla 3. Eficiencia de los aserraderos

Estos resultados se manifiestan en la Figura 2, donde aparecen los rendimientos de los aserraderos comparados.

Figura 2. Exposición gráfica de la eficiencia de los aserraderos comparados: AB- Álvaro Barba; MG- Martín González, FD- .Francisco Donatien.

Por otra parte en la Tabla. 4. se exponen los resultados obtenidos al comparar los diámetros de las trozas utilizadas durante el trabajo tomando como referencia las observaciones expuestas por Egas (1998) y Álvarez et al (2004) cuando exponen que el diámetro es la principal variable de incidencia sobre la eficiencia en los aserraderos.

Tabla.4. Variantes analizadas.

A continuación exponemos un conjunto de criterios que están relacionados con las dimensiones y la calidad de las trozas de Pinus sp empleados en el aserradero Álvaro Barba:

Diámetro de las trozas

El primer factor que incide sobre el rendimiento volumétrica de madera aserrada en estos aserraderos es el diámetro de las trozas, donde la opinión de los especialistas coincide con diversas investigaciones realizadas por Fahey y Ayer-Sachet (1993), indican que el diámetro de la troza es uno de los factores de mayor incidencia en el aserrío; demostrándose que en la medida que el diámetro aumenta también se incrementa el rendimiento de las trozas en el aserrío; por lo tanto el procedimiento de trozas de pequeñas dimensiones implica bajos niveles de rendimiento y menor ganancia en los aserraderos.

No obstante, el planteamiento de que las trozas de pequeñas dimensiones, en comparación con trozas mayores conduce a la reducción de los principales indicadores técnico-económicos de los aserraderos es sólo parcialmente válido, pues, realizando una óptima selección de la maquinaria y de los equipos es posible reducir la influencia negativa en los indicadores.

El efecto del diámetro sobre el rendimiento nos obliga a pensar en la necesidad del perfeccionamiento del aserrado de trozas de pequeñas dimensiones y trazar, además, una política que garantice en lo posible un mayor desarrollo de las existencias maderables con el objetivo de obtener trozas de grandes dimensiones y calidad destinadas a los aserraderos.

II. Calidad de las trozas, es otro elemento que inciden en el rendimiento, la forma del árbol y el volumen del bolo están directamente relacionados con el valor del bolo, el costo de aprovechamiento y procesamiento, y el rendimiento. Durante la conversión el diámetro, conicidad y curvatura del bolo tiene un impacto muy significante en el rendimiento. Estos son, entre otras, las características principales para la clasificación ante la conversión. Los bolos de dimensiones pequeñas son generalmente asociados con un costo de conversión alto, reducción del rendimiento, baja estabilidad de las dimensiones y aumenta el número de defectos (Zhang, 1997).

Todo esto corrobora lo expresado por Álvarez et al 2004 cuando se plantea que Las dimensiones y el volumen de la madera aserrada bajo las prácticas corrientes del procesamiento tienen una relación directa con las diferentes clases de calidad de trozas; por lo que se apoya por diferentes autores la relación de las características de la superficie de las trozas y el rendimiento de madera aserrada para establecer normas para la clasificación de trozas.

Casado (1997), confirma el efecto de la calidad de la troza, especialmente la incidencia de trozas torcidas en la calidad y volumen de la madera aserrada.

Todoroki (1995), expresa que existe una regla general de que un incremento en 0.1 de la proporción torcedura-diámetro conduce al decrecimiento del rendimiento volumétrico en un 5 %. Así la calidad de las trozas es otro elemento que incide en el hecho de que en costa sur se encuentren los mejores rendimientos.

Los nudos tiene una marcada influencia en la variación estándar de la madera aserrada y también en el rendimiento en que, las características del nudo interno tales que la calidad, longitud, y distribución del diámetro dentro el bolo contribuye fuertemente al valor del rendimiento. Los nudos son más compactados que el resto de la madera y implica desviación del grano no solo en la zona del nudo sino también en la madera adyacente, los nudos muerte afecta más las propiedades mecánicas y los aspectos estéticas que los nudos vivos

A partir de estos elementos se puede desarrollar un procedimiento matemático que permitirá optimizar el primer corte de apertura de las trozas en los aserraderos para incrementar la eficiencia del proceso de transformación mecánica.

Variación del corte de aserrado en el aserradero Álvaro Barba

En el establecimiento investigado el grosor de los surtidos establecido como dimensión final son 1.3 y 5 cm. De acuerdo a los valores obtenidos (Tablas 5;) se puede percibir que la madera se corta por encima de las dimensiones finales preestablecidas.

Para las otras especies de madera el corte de la madera tampoco cumple con la dimensión final preestablecido por el marcado. La causa de este incumplimiento de las especificaciones tiene que ver con la variación de corte, a partir de los resultados la variación varía de una especie a otra, hay variación entre piezas y dentro de las piezas que se producen, esto puede ser debido al los defectos presente en la madera entre otras causas que serán tratadas posteriormente.

Teniendo esta última las variación dentro de las piezas que casi coinciden con las variaciones estándar entre las piezas para los surtidos de 1.3 cm. y para los surtidos de 5 cm. las variaciones estándar dentro y entre piezas son iguales.

Tabla 5. Resultados de los cálculos inherentes al control de dimensiones de madera aserrada en el establecimiento Álvaro Barba. EFI Minas.

3. 2. 1 Causas de la variación

Existe una relación de la maquinaria en el proceso de transformación de la madera y la variación de la madera, el cual tiene que ver con la precisión y exactitud de la sierra. La exactitud esta relacionada a la capacidad de la sierra para cortar con exactitud. La precisión esta relacionada al grado de la desviación estándar de la sierra. Cuando la exactitud y precisión están bajo control, el sistema demostrará reproductividad consistente.

La exactitud de una maquina de sierra refiere a una uniformidad de tamaño de corte alrededor del tamaño de control para que el objetivo se realice. Cuando el tamaño individual extiende en ambos lado del tamaño del objeto en proporciones casi iguales, se dice que una sierra esta exacta. La exactitud puede ser mejorada por ajuste de montaje.

La precisión de un aserrador se refiera al grado de variación del tamaño, la desviación estándar. El tamaño puede estar fuera de control pero todavía se considera precisa si la precisión es mínima. Un aserrador eficiente debería ser capaz de producir productos con muy poca variación. La precisión refleja inexactitud estructural de la maquinaria y es una característica inherente al aserrador, que usualmente no puede ser mejorado por ajuste.

Danielson y Schajer (1993), estudió los efectos de tres factores adversos sobre exactitud. Los factores son la tensión de la hoja, las guías de enfriamiento y la rigidez. El estudio revela evidencia clara del efecto del factor experimentado. Cada factor reduce la exactitud pero la combinación de factores fue más prejudicial que cuando uno de los factores actúa solo. Doce mediciones fueron tomado en forma equidistante a lo largo de las piezas manualmente se demostró que, en el caso más grave, la diferencia fue 2.8mm, y en un caso normal la diferencia prácticamente fue cero (Danielson and Schajer, 1993). Lo que más degrada la función del aserrado es la flojera de la guía. Si el tamaño varía excesivamente a lo lago de la madera aserrada, la causa más común es el movimiento de la guía (Williston, 1988).

La variabilidad es inevitable dentro de cualquier proceso. Las causas de las variaciones son de dos tipos: causas comunes o aleatorias y causas especiales o causas asignadas. La primera, individualmente, no puede ser fácilmente identificada pero establece el límite de precisión en un proceso, mientras que la segunda refleja cambios específicos los cuales ocurren o se introducen.

La diferencia observada en cada pieza de madera cuando sale de la sierra es resultado de variaciones en la materia prima, los parámetros de corte, y la operación de alineamiento y trabajo de alimentación, coincidiendo en este sentido con los trabajos desarrollados por Vuorilehto 2001 (Figura 3). Cambios o equivocación en cualquiera de estos factores agregará variación de corte o aserrado y se observarán en la desviación estándar, media, o forma de la tabla.

Figura 3. Medio ambiente del aserrado y los factores influyen en los resultados. Fuente: Vuorilehto 2001

Es significativo destacar que la exactitud de la maquinaria que compone la sierra de banda es altamente dependiente de las operaciones estables de las hojas de banda. La capacidad de las hojas de resistir las fuerzas laterales; por ejemplo su debilidad de mantener el equilibrio bajo la acción de diferentes cargas se caracterizan o se denomina rigidez.

La perdida del equilibrio de las hojas en los aserraderos de banda posibilita el surgimiento de piezas aserradas onduladas en su superficie, perdida de madera durante el corte y otros fenómenos indeseados.

Se distingue tres tipos de rigidez;

• 1. Rigidez natural de la hoja ante el proceso de corte que depende de la longitud de la hoja, parámetros de su sección transversal (ancho y grosor) y de la condición intrínseca de la hoja después de la rotación .(Jc)

• 2. Rigidez inicial de la hoja cuando no existe fuerza de corte (Jh).

• 3. Rigidez operacional de la hoja tomando en consideración la fuerza de corte.

Para determinar la rigidez operacional de la hoja, de acuerdo con lo cual se estima la exactitud del aserrado es necesario conocer Jh. Por lo cual se tiene en consideración la fuerza lateral (Q) y la deflexión de la hoja (Y).

La rigidez operación de la hoja se calcula a través de la siguiente formula:

Por lo que, la condición para obtener precisión durante el aserrado es:

El incremento de la excentricidad relativa de la tensión de la hoja hasta un determinado tamaño, llamado óptimo, provoca un incremento de la fuerza crítica.

La instalación de la hoja de la sierra con la óptima excentricidad permite incrementar su estabilidad hasta un 30%.

La estabilidad de la hoja esta dada por varios factores:

• Fuerzas que actúan dentro de la zona del aserrado de la madera

• Parámetros geométricos de la hoja de corte

• Fuerza de tención

• Calentamiento no uniforme de la hoja de acuerdo a la longitud y ancho

Para incrementar la precisión de las Vitolas aserradas es necesario reducir las fuerzas laterales, para incrementar la rigidez y estabilidad de la hoja durante el aserrado.

3. 2. 1. 1 Empleo de programa

Por otra parte, debemos establecer que el empleo del programa denominado "Control" obtenido en esta investigación para la determinación de las dimensiones optimas de la madera aserrada (Figura 4) en dependencia de los diferentes factores analizados; así como el análisis de la variación de grosor en los diferentes aserraderos cuestionados, ha demostrado que se trata de una herramienta factible y adecuada para tomar decisiones dirigidas a aumentar los rendimientos de madera aserrada.

Figura 4 .Elementos del programa "Control"

Por otra parte este programa crea condiciones para una mejor relación hombre-máquina lo que proporciona comodidad al usuario durante el trabajo, rapidez en el manejo de datos y ficheros así como en la realización de los cálculos.

Para finalizar y tomando como referencia todos los elementos expuestos en nuestra investigación podemos exponer que:

1. La EFI Minas, debe trabajar para alcanzar una calidad competitiva de la producción a fin de poder satisfacer los requerimientos del mercado interno en divisa, sustituir las importaciones actuales y acceder paulatinamente al mercado externo. Para lograr lo anterior es necesario observar rigurosamente la disciplina tecnológica en el proceso de producción, según lo establecido en las normas e instrucciones técnicas vigentes y cumplir estrictamente las especificaciones de calidad según las normas vigentes o las que se pacten con los clientes en los contratos.

Por todo ello se derivan las siguientes indicaciones relacionadas con el Control de la Calidad en la EFI Minas:

Indicaciones.

• 1. Realizar las reparaciones y mantenimientos a los equipos adecuadamente garantizando su funcionamiento según los parámetros del fabricante. cuando el jefe del aserradero note defectos en el producto final por desajuste de los equipos tecnológicos deberá paralizar el proceso y ajustar o reparar el equipo según corresponda. Cuando por falta de un repuesto o accesorios no se pueda reparar el defecto tecnológico y sea necesario mantener la producción, será con el consentimiento por el escrito del compañero encargado de los mantenimientos a nivel de grupo; el equipo continuará trabajando siempre que existan garantías de que no se producirán averías de mayor magnitud.

• 2. Garantizar la calidad en la preparación de los útiles de corte así como las cantidades suficientes que permitan los cambios necesarios. los sistemas de pago a los operarios del cuarto de filo vincularlos con la calidad del producto final.

• 3. Eliminar los defectos del aserrado, tales como macheteados, diferencias a lo largo de la pieza en el grosor y el ancho; evitar la presencia de médula, bolsillos y vetas de resina; y presencia de los cantos muertos. incorporar estos requisitos a los sistemas de pago.

• 4. Cumplir estrictamente las normas de almacenamiento. sobre todo es necesario disponer de soportes permanente, talizas uniformes y bien colocadas, mantener el espaciamiento entre pilas, proteger la madera de la incidencia directa del sol y la lluvia, observar las reglas de preparación de las pilas en los hornos de secado y apilar la madera separada por calidades, espesores, anchos y largos. la madera secada en hornos almacenarlas bajo techo.

• 5. Restablecer de inmediato el uso de la Norma Ramal "Clasificador de Madera Aserrada. Especies de Coníferas. Especificaciones".

Conclusiones

• 1. Se ha demostrado que existe una marcada influencia de la calidad de las trozas sobre los rendimientos de madera aserrada.

• 2. La madera aserrada producida no cumple con las exigencias del mercado consumidor en relación con las dimensiones exigidas; por concepto de subdimensionamiento de los surtidos.

• 3. Los aserraderos contemplados en el estudio se caracterizan por una gran variación de corte en el aserrío, que puede propiciar la disminución de la eficiencia del proceso de conversión de madera aserrada; por lo que es necesario realizar reparaciones en la maquinaría que lo requiera, de acuerdo con la magnitud y naturaleza de la variación de grosor detectada.

• 4. La gran variación de grosor dentro de las piezas se debe no solo a las desviaciones excesivas de la hoja de sierra respecto a su trayectoria normal, sino también a la calidad de las trozas, especie maderable y parámetros de corte.

• 5. El programa "Control", constituye una herramienta factible para el monitoreo del proceso de aserrío, posibilitando la toma de decisiones en relación al dimensionado de la madera aserrada y la variación de grosor en el aserrío.

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Autor:

MSc Ayessa Leckoundzou 1

Dr. Daniel Alvarez Lazo 1

Ing. Joel Acosta Temirao 2

Dr. Joaquín Alaejos Gutiérrez 3

Dr Enrique Torres Alvarez 3

Dr. Andrade Fernando Egas 4

Dr. Ignacio Estévez Valdés 1

1. Universidad de Pinar del Río, Pinar del Río, Cuba.

2. Empresa Forestal Integral Minas. Pinar del Río. Cuba

3. Universidad de Huelva. Huelva. España.

4. Universidad Eduardo Modlane. Moputo. Mozambique.