Importancia del control de la calidad en los procesos de transformación mecánica de la madera

Control de calidad Proceso de vigilancia/observación permanente, bajo normas internacionales para obtener madera y otros, con calidad y máximo rendimiento. Transformación mecánica Proceso de modificación de una pieza de madera: bolo, rolliza, usando diferentes métodos para obtener productos. T. Primaria y Secundaria: aserrado, secado y preservación de madera, carpinterías, muebles y tableros.

Problema La planificación del suministro de madera en un aserradero, se realiza tomando como referencia los rendimientos de madera aserrada obtenidos a partir de la cuantificación de los volúmenes de madera en rollo existente en el patio, lo que es una definición inadecuada del potencial de madera aserrada de los árboles en pie de las plantaciones o bosques nativos.

Objetivo General Analizar la importancia del control de calidad en los procesos de transformación mecánica de la madera, considerando aspectos básicos: calidad de los árboles en pie, parámetros dendrométricos y técnicas de aserrado, con fines de predicción del rendimiento de madera aserrada.

Antecedentes En Latinoamérica en la explotación forestal se desperdicia mucha madera. En Ecuador: Motosierra hasta 50 % Aserraderos 60 % Cuba se han logrado rendimientos de 60-65 %. Debido a: – Se aprovechan árboles muy jóvenes – Uso de equipos y maquinaria inadecuados – Diámetros muy delgados – Falta de manejo silvicultural – Plantaciones en sitios inadecuados: sin considerar índice de sitio.

Esto provoca perdida a las empresas y propietarios de bosques y plantaciones. Los aprovechamiento de bosques son aun mas complejos

Transformación de trozas de maderas tropicales LAS PERDIDAS SON GRANDES POR FALTA DE CONTROL DE CALIDAD Exportación de maderas tropicales

CALIDAD DE ÁRBOLES EN PIE Se ha dado poca importancia a este factor. Existe sobre-explotación de árboles en pie, debido a que se necesita tumbar muchos para cubrir la demanda de madera aserrada. Por qué se da esto??? Porque se desperdicia en el procesamiento !!!.

Estudios de Murillo y Camacho (1997) y Murillo (2001) demuestran que es muy importante evaluar y predecir la calidad de la madera de los árboles en pie y dos primeras trozas. También es demostrado por Leckoundzou (2011). Determinan categorías de calidad del árbol completo o de sus primeras trozas comerciales (2,5 – 3 m de L) Se consideran 4 categorías: 1 = Calidad 1 o sobresaliente 2 = Calidad 2 o aceptable 3 = Calidad 3 o marginal 4 = Calidad árbol no aserrable.

Leckoundzou (2011) para evaluar árboles en la E.F.I. Macurije, considera: – Diámetro – Conicidad – Presencia de Nudos – Excentricidad – Daño mecánico – Estado fitosanitario

Criterios para validar la calidad del árbol completo o troza (Murillo, 2001 y Leckoundzou, 2011) Calidad 1: completamente recta, ausencia de plagas y enfermedades, heridas, grano en espiral, rabo de zorro, no menor a 25 cm de diámetro con corteza en su extremo menor, libre de ramas, libre de nudos. http://www.alibaba.com/product/free/23 7473324/Australian_Radiata_Pine_Logh tml. 2011

Calidad 2: fuste aceptablemente recto o aserrable, con ramas que se inserten en ángulos de 60º, presencia o evidencia de la existencia de ramas gruesas, presencia de muchas ramas, fuste levemente inclinado, plantaciones adultas cuyos árboles no alcanzan un diámetro de 20 cm. También todas aquellas trozas que tengan excelentes características, pero no alcancen 25 cm D.

Calidad 3: un aserrado de solo 50 % del fuste, torceduras severas, grano en espiral, árbol muy inclinado, con bifurcaciones, ramas muy gruesas, abundantes o insertadas en ángulos < 45º, heridas en el fuste, presencia de ramas viejas, presencia de plagas y enfermedades, diámetro < a 10 cm en la extremo inferior y que tiene las medidas mínimas de comercialización (< a 2,5 L).

Calidad 4: Troza/árbol no aserrable por características físicas y dimensiones (< 10 cm de diámetro sin corteza). Su uso es para leña, postes y biomasa.

Índices de calidad para Teca (Murillo 2001) Sirven como parámetros englobadores que permitan interpretar la calidad y comparar con otras plantaciones, regiones y especies. INDICE DE CALIDAD GENERAL (plantaciones no raleadas) ICGEN = (N1*1 + N2*2 + N3*3+N4*4) N1+N2+N3+N4 Valores 1 a 4. Valores cercanos a 1 plantaciones de más alta calidad. INDICE DE CALIDAD DE COSECHA Compara plantaciones de diferente edad, manejo, composición de especies. ICCOS = N1 + N2 Cantidad de individuos /ha de calidad 1 y 2 Plantación: 400 ind/ha: excelente y < a 200/ha: mala calidad INDICE DE CALIDAD DE TROZAS (valoración más comercial) ICTROZ = T1 + T2 Plantaciones con + de 1600 troz/ha: C: 1 y 2 son excelentes y < 800 troz/ha son inaceptables

De que depende la calidad de árboles y trozas?. Sitio de siembra: suelo y clima Manejo silvicultural del bosque o plantación Método de apeo y troceo Transporte de la madera

Ejemplo: Porcentaje de las calidades de los árboles en pie EFI- Macurije Leckoundzou (2011).

Esta metodología ha sido y debería ser usada para: Valoración de plantaciones Comercialización Toma de decisiones de manejo Priorización de la cosecha Planeamiento industrial Para determinar a edad temprana el rendimiento de la plantación.

CALIDAD DE TROZAS Deben ser: rectas, gruesas y L > 2,5 – 3 m Rendimiento de madera R = R > 60 % es optimo R < 60 % no es factible

El rendimiento de las trozas en el proceso de aserrado esta influenciado por: diámetro, longitud y conicidad (Álvarez et al., 2010); Leckoundzou, 2011). > D > Rendimiento > L < Rendimiento > C < Rendimiento

EL DIÁMETRO Leckoundzou (2011) asevera que el DAP es el factor de mayor influencia en los valores de madera aserrada. (Esteves-Magalhães et al. 2010, demuestra con esta relación )

Comportamiento del diámetro sobre el rendimiento de madera aserrada. El diámetro es una variable dendrométrica que presenta una relación directa con los rendimientos de madera aserrada. Comportamiento del diámetro de las trozas en dependencia de su posición en el árbol (Leckoundzou, 2011)

LA CONICIDAD Conicidad mayor a 1,5 cm/m se considera un árbol defectuoso o árbol malo (Álvarez, 2011).

Influencia de la posición de la troza en el árbol sobre los rendimientos de madera aserrada: en base al diámetro. Ren/B: rendimiento en la base Ren/C: rendimiento en el centro Ren/R: rendimiento en la rabiza Leckoundzou (2011) Los rendimientos de madera aserrada van decreciendo desde la base hasta la rabiza; lo cual es consecuencia directa del aumento de la conicidad por el decrecimiento de los diámetros con la altura.

Ej. Principales defectos que aparecen en la madera en troza de Pinus caribaea Morelet var. caribaea Barret y Golfari. Frecuencia de aparición de los defectos, en árboles EFI-M. (Leckoundzou, 2011)

Modelos para estimar el rendimiento de madera aserrada a partir de las variables dendrométricas. RMVA D 1,30 m Influencia del d 1,30 m sobre los rendimientos en valores de la madera aserrada (Leckoundzou, 2011).

Para demostrar Leckoundzou (2011) plantea el siguiente modelo para Pinus caribaea Morelet var. caribaea Barret y Golfari. Modelos de regresión Ln(rend) = 1,084 + 0,464 x Lnd1,30 + 0,1201 LnCon R 0,819 R2 0,671 S 0,031

EXCENTRICIDAD Se considera excentricidad mayor a 10 %. NUDOS: 4/m2

CONTROL DE CALIDAD EN LOS ASERRIOS En el proceso de transformación mecánica de la madera se genera inevitablemente una serie de residuos debido a que el corte implica desprendimiento de material en distintas formas, tamaños y cantidades Se puede mejorar mediante modelos de aserrado, especialmente en el grosor del corte y aserrado

Control de la humedad Condición muy importante para el aserrado de la madera. – Debe oscilar entre 12-18 % Esto evitará: – Torceduras – Agrietamientos – Ataque de Insectos: termites y polillas – Hongos

Lo más novedoso: Aplicación de un proceso de control estadístico de calidad de la madera aserrada en tiempo real: mejorando los esquemas de corte y troceado.

Cálculo de la dimensión óptima Para determinar la dimensión óptima de corte, a la que debe aserrarse la madera verde para que cumpla con las especificaciones de grosor exigidas por el mercado; se consideran tres tipos de tolerancias de volumen: tolerancia debido a la contracción de la madera, debido al cepillado, y al eliminar las asperezas y el mal dimensionado de las piezas. Donde: Do = Dimensión óptima de corte de madera verde, mm DF = Dimensión final, mm TC = Tolerancia por cepillado en ambos lados del surtido, mm %C = Tolerancia por contracción de la madera, % Z = Factor de dimensión mínima aceptable (adimensional), % St = Variación total de aserrado, mm Castañeda 2000

EFICIENCIA EN EL ASERRADO Determinación de la altura óptima de corte para aumentar el rendimiento volumétrico de madera aserrada. Se utiliza el esquema. (Leckoundzou, 2010.

Representación de los diferentes parámetros utilizados en la determinación del corte de apertura (Leckoundzou, 2010). A partir del análisis matemático (fig. 4), se obtiene que 0,7288689868 * r – 0,5303300858*r Como r es positivo queda que: 0,7288689868 * r – 0,5303300858 * r x = 0,1985389009 (1) Se comprueba que x = 0,1985389009 r es la máxima, por lo que aplicando el criterio de la segunda derivada se tiene que: y = 0.4240352562 r (2) Esta expresión permite determinar por dónde se debe dar el primer corte de apertura.

En un experimento realizado por Esteves-Magalhães (2010) el aserrío de la troza, primero se realiza el retirado de las costeras para la formación de una basa.

Leckoundzou (2011) desarrollo el Software “Control” que puedes ser usado para la determinación de las dimensiones óptimas de la madera aserrada.

Proceso de control estadístico de calidad de la madera aserrada en tiempo real. A cada pieza se toma 6 mediciones, tres en cada canto, estableciendo una secuencia permanente de las mediciones respecto a la dirección de salida de las piezas de la sierra, con el objetivo de identificar eventuales problemas en los equipos. Se mide con calibrador en mm. Resultado del control estadístico del proceso de aserrado. Existe un sobredimensionamiento generalizado de la madera aserrada. De acuerdo con los valores de grosor promedio de las piezas muestreadas, en ningún surtido se corta la madera verde con tolerancias de volumen suficientes para satisfacer las dimensiones finales reglamentadas para el mercado en relación a la dimensión óptima.

Ej. Resultados de los cálculos inherentes al control de dimensiones de madera aserrada . EFI-M (Leckoundzou, 2011).

Resultados obtenidos para piezas de 3 m de longitud

Exposición gráfica de la variación de aserrado para piezas de 3 m de longitud

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

Más modernidad en el aserrado !! Mediante la utilización de la espectroscopia del infrarrojo próximo se predicen las propiedades de la madera y su variación en la dirección médula corteza, con lo cual se crean las condiciones necesarias para la orientación de esquemas de aserrado que permitan reducir las deformaciones de la madera a partir de los cambios de humedad, cuando las piezas aserradas están puesta en servicio.

CONCLUSIONES El control de calidad en el proceso de transformación de la madera es muy importante para optimizar el rendimiento de madera aserrado y mejorar la rentabilidad del aprovechamiento forestal. El Diámetro, reporta la mayor influencia sobre los valores de madera aserrada. El rendimiento de madera aserrada y calidad esta influenciada por el Diámetro, Conicidad y Longitud del árbol y/o troza.

CONCLUSIONES Las predicciones mediante modelos matemáticos son herramientas muy valiosas que todos las empresas forestales (aserraderos) deberían implementar para optimizar el rendimiento de madera aserrada. Los procesos de control estadísticos de tiempo real en aserríos es una necesidad para las empresas en Latinoamérica para mejorar los ingresos y talvez lo mas importante disminuir la perdida de madera Con la aplicación del control de calidad se disminuye la extracción de madera de los bosques y plantaciones, porque se trabaja en forma integral desde el árbol, troza y mas importante en el aserrío, prediciendo los grosores de corta, velocidades de corta y tipos de corte.