Tésis - Universidad del Salvador

Por
Matias Marcos Perotti Radocevich
Trabajo de Intensificación presentado como requisito para obtener el Título de Ingeniero
Agrónomo
Noviembre del 2004
UNIVERSIDAD DEL SALVADOR
Facultad de Agronomía
Gdor. Virasoro – Corrientes
Argentina
RENDIMIENTO DE LAMINADO DE PINO ASERRABLE
Trabajo de Intensificación presentado como requisito para obtener el Título de
Ingeniero Agrónomo.
Director de Tesis:
Ing. Forestal. Marcelo R. Vallejo Leon.
...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
Director de Carrera:
Ing. Agrónomo. Carlos Lanari Vila.
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...........................................................................................................................................................
2
Esta tesis es propiedad de la Facultad de Agronomía de la Universidad del Salvador y no puede
ser publicada total o parcialmente, o resumirse, sin el consentimiento escrito de la Institución.
3
AGRADECIMIENTOS
Quiero expresar mi más profundo agradecimiento a todos aquellos que estuvieron
conmigo en la búsqueda del conocimiento.
Agradezco a mi madre y a mis hermanos por darme la posibilidad de estudiar y sobre
todas las cosas por su apoyo incondicional.
Agradezco a mis compañeros y amigos por acompañarme y dejarme crecer con ellos.
Agradezco al director de la presente tesis por contribuir a mi formación profesional y
humana.
Agradezco a directivos, gerentes, jefes, supervisores y operarios de la empresa
Forestadora Tapebicuá S.A. por brindarme la posibilidad de realizar esta investigación, poniendo
a mi disposición innumerable cantidad de recursos, tanto humanos como materiales. Sobre todo,
agradezco a la empresa el comportamiento que tuvieron conmigo cuando me accidenté.
Gracias directivos y docentes de la Universidad del Salvador.
Sobre todo quiero dar gracias a Dios.
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ÍNDICE
PÁGINA DE
APROBACIÓN.....................................................................................................II
PÁGINA DE ADVERTENCIA................................................................................................III
AGRADECIMIENTOS..............................................................................................................IV
RESUMEN.....................................................................................................................................8
SUMARY........................................................................................................................................9
CAPÍTULOS
I. INTRODUCCIÓN..............................................................................................................10
II. HIPÓTESIS Y OBJETIVOS...........................................................................................12
III. PROCESO DE DEBOBINADO.....................................................................................14
IV. MATERIALES Y MÉTODOS.......................................................................................17
IV.1. MATERIALES.......................................................................................................17
IV.2. MÉTODOS..............................................................................................................17
IV.2.1 Proceso industrial previo al torno.................................................................17
IV.2.2. Proceso industrial en la línea de debobinado..............................................19
IV.2.3. Análisis estadístico.........................................................................................20
V. RESULTADOS.................................................................................................................21
V.1. MEDICIÓN DE ROLLOS......................................................................................21
V.2 DETERMINACIÓN DE RENDIMIENTOS..........................................................22
V.2.1 Procesamiento con el mandril de 108 mm.....................................................22
V.2.2 Procesamiento con el mandril de 85 mm.......................................................24
V.2.2.1. Densidad de la madera...........................................................................24
V.2.2.2. Determinación de la densidad...............................................................25
V.2.2.3. Obtención de la densidad.......................................................................27
V.2.2.4. Resultados...............................................................................................28
V.2.2.5. Diseño del mandril.................................................................................29
V.3 RELACIONES RENDIMIENTO-DIÁMETRO DE ROLLOS............................31
V.3.1. Análisis de correlación....................................................................................31
VI. CONCLUSIONES...........................................................................................................33
IV.1 RECOMENDACIONES.........................................................................................33
ANEXO...................................................................................................................................35
BIBLIOGRAFÍA...................................................................................................................37
5
ÍNDICE DE TABLAS GRÁFICOS Y FIGURAS

TABLAS
TABLA I. RESULTADO DE LA MEDICIÓN MANUAL DE 709 ROLLOS...........21
TABLA II. PRODUCCIÓN POR CLASE DIAMÉTRICA.........................................22
TABLA III. RESULTADOS POR CLASE DIAMÉTRICA........................................23
TABLA IV. DATOS OBTENIDOS DE DENSIDADES..............................................28

GRÁFICOS
GRÀFICO I. RENDIMIENTOS OBTENIDOS CON MANDRIL DE 108 mm........23
GRÁFICO II. DENSIDADES OBTENIDAS................................................................28
GRÁFICO III. CORRELACIÓN DIÁMETRO RENDIMIENTO.............................32

FIGURAS
FIGURA 1. ESQUEMA DE UN TORNO – VISTA LATERAL ................................14
FIGURA 2. ESQUENA DE UN TORNO - VISTA SUPERIOR.................................15
FIGURA 3. CAMA DE ROLLOS LISTOS PARA SER MEDIDOS..........................19
FIGURA 4. IDENTIFICACIÓN DE ROLLOS ...........................................................19
FIGURA 5. DISTINTOS PASOS HASTA LA OBTENCIÓN DE PROBETAS.......26
FIGURA 6. TERMINACIÓN DE PROBETAS CON SIERRA CIRCULAR...........26
FIGURA 7. PROBETAS EN EL INTERIOR DEL HORNO......................................27
FIGURA 8. DETALLES DEL MANDRIL DE 108 MM..............................................29
FIGURA 9. DETALLES DEL MANSRIL DE 85 MM................................................30
6
“El crecimiento y el progreso individual es algo muy personal; no vienen por sí solos debemos
tener el deseo y la voluntad de buscarlos. Las fuerzas externas sólo pueden ayudarnos pero el
empuje principal debe brotar del interior.”
Subhash Puri
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RESUMEN
El siguiente trabajo consiste en un ensayo realizado en la empresa Forestadora Tapebicuá
S.A. situada sobre la Ruta Nacional Nº 14, en la ciudad de Gobernador Virasoro, departamento
Santo Tomé, provincia de Corrientes, con rollos de Pinus taeda de diámetro aserrable, los cuales
fueron debobinados para determinar niveles de rendimiento que existen con la utilización de
distintos mandriles, uno de 85 mm y otro de 108 mm.
Se utilizaron tres equipos provenientes de la empresa Bosque del Plata.
La metodología consistió en trozar, descortezar y clasificar los rollos en siete clases
diamétricas distintas, cada una de esas clases fue dividida en dos mitades, grupo uno y grupo
dos. Estos rollos fueron cubicados con el método Smalian. El grupo uno fue sometido a
debobinado con mandril de 108 mm. y el grupo dos con el mandril de 85 mm.
El debobinado del grupo dos no arrojó resultados medibles debido que los rollos se
rompían cuando se los empezaba a someter a condiciones del debobinado.
Se obtuvieron resultados sólo para el primer grupo, que indican una relación positiva
respecto a la variable diámetro y rendimiento.
Observando detenidamente se llega a la conclusión de que el grupo dos no podía ser
debobinado por uno de los siguientes motivos, a) por las características del diseño del mandril o
b) la densidad es menor en la zona central de la madera de 85mm. Se determinó la densidad para
cada caso y se obtuvieron resultados que nos llevan a inferir que el causante de no poder
debobinar los rollos con el mandril de 85 mm es el diseño mismo del mandril.
8
SUMMARY
The latter work refers to an essay done at Tapebicua Forest S.A. located at the
National Route #14, in the city of Gobernador Virasoro, department of Santo Tome, province of
Corrientes. The finality of this essay was to determined the different variables obtained through
the use of plywood hidraulic cilinder of different diameters, 85mm and 105mm respectively, on
pines for a peeling purpose.
They used three different outfits that were provided by Bosque del Plata.
Work methodology consisted in cutting, debarking and wood classification in seven
different categories, depending on their diameter, then they were divided in two different halves,
group 1 and group 2. These wood rollers were measured in cubic meters with the Smalian
method. Group one was peeled with a plywood hidraulic cilinder of 108mm and group two with
one of 85 mm.
Group 2 didn’t provided measurable results because the wood rollers broke during the
peeling process.
Group 1 gave positive results indicating a positive relationship among the diameter and
performance.
Since peeling failed in group 2, the question of why it failed is a constant. There are two
possible answers, the characters of the plywood hidraulic cilinder design or the density in the
wood’s core is less then 85mm. Last but not least, it was determined the density for each case
and the results predispose to the fact that the cause that of the failure was the design of the
plywood hidraulic cilinder of 85 millimeters.
9
CAPÍTULO I
INTRODUCCIÓN
En la planta industrial de la empresa Forestadora Tapebicuá S.A. la materia prima que se
procesa es Eucaliptus grandis. La planta industrial consta de tres sectores, el sector aserradero,
sector remanufactura y el sector compensado.
En el aserradero se produce la primera transformación de la madera, obteniéndose tablas,
tirantes, etc. Que son clasificados según su calidad.
En el sector de remanufactura, la materia prima que ingresa ya ha sufrido alguna
transformación, en este sector se elaboran productos de más fina terminación, por ejemplo
pisos, estos son productos de mayor valor agregado.
El sector compensado produce, tableros, también llamado fenólicos. En este sector
ingresa materia prima en bruto o sea el tronco sin ninguna transformación. El proceso es
continuo y consta de varios pasos. El primer paso es la obtención de láminas a partir del tronco,
estas láminas son de un espesor variable pero siempre oscila entre 1,5 mm. a 2,5 mm., esto es
regulable según el producto que se desea. La obtención de láminas de madera puede ser de
distintas formas, la utilizada por la empresa es el debobinado o torneado. Éste se realiza por
medio de un corte rotativo en una máquina pesada llamada torno laminador, este tipo de láminas
son las más usadas en la producción de tableros compensados.
En la industria de la madera existen otras formas de obtener láminas, el faqueado y el
aserrado. El faqueado se produce por medio de un corte plano, se realiza con una máquina
llamada faqueadora, básicamente lo que realiza es un feteado de la madera. La obtención de
láminas aserradas se realiza por medio de una sierra especial, este método es poco utilizado.
El presente trabajo se centra la investigación en la producción de láminas, no se realiza
un seguimiento de los procesos siguientes.
En la planta de compensado se procesan rollos de Eucaliptos de diámetros mayores a 32
cm. A los troncos que poseen menor medida se los denomina troncos de diámetro aserrable.
En el Noroeste de Corrientes la superficie implantada de pino, hasta el año 2.000
correspondía a 300.000 siendo esta la especie forestal de mayor cultivo en la región. En un
futuro se podría considerar ésta especie como materia prima, es por ello que surge la necesidad
de conocer los niveles de rendimientos que tiene esta madera en el debobinado. No sólo se
plantea la utilización de una especie distinta, también se plantea la utilización de diámetros
10
inferiores a los utilizados normalmente y se evaluará el comportamiento de distintos
diámetros de mandril.
Cabe destacar que no es objetivo de esta tesis la contemplación de la incidencia
económica de la utilización de diferentes materias primas a la utilizada normalmente, como
tampoco se evaluó la influencia en la productividad.
El ensayo se realizó tratando de no afectar la normal producción de la empresa.
11
CAPÍTILO II
HIPÓTESIS Y OBJETIVOS
Objetivo general
Determinar niveles de rendimiento de debobinado de pino como consecuencia de
utilización de mandriles de 85 mm. y 108 mm. de diámetro.
Objetivos específico
- Determinar si hay diferencia de rendimiento entre mandriles.
- Determinar la relación rendimiento-diámetro de rollo.
Hipótesis
Debido a la característica del ensayo y a los objetivos específicos se ha procedido al
planteo de dos juegos de hipótesis, uno en lo que hace a la diferencia de rendimientos entre
diámetros distintos de mandril y el otro a la diferencia de rendimiento según diámetro de tronco.
Hipótesis según diámetro del mandril utilizado
A) Hipótesis nula (H0)
La hipótesis nula planteada es que no existe diferencia de rendimiento.
B) Hipótesis alternativa (H1)
La hipótesis alternativa sostiene que sí existe diferencia de rendimiento entre un diámetro
de mandril y otro.
Hipótesis según diámetro de tronco
A) Hipótesis nula (H0)
Esta hipótesis plantea que no existe diferencia de rendimiento debido a distintos
diámetros de rollos.
12
B) Hipótesis alternativa (H1)
Esta hipótesis plantea que sí existe diferencia de rendimiento debido a distintos
diámetros de rollos.
13
CAPÍTULO III
PROCESO DE DEBOBINADO
El proceso de debobinado se lleva a cabo en un torno. Los troncos son descortezados y
luego son trozados a 2,60 m. Estos procesos son continuos y semiautomáticos.
Una vez que han sido descortezados y trozados a medida, son llevados a la mesa
alimentadora del torno. Antes de ser debobinados los rollos son escaneados con censores
electrónicos. Estos obtienen datos para realizar el correcto centrado antes de ser sujetados por los
mandriles obteniéndose así el mejor aprovechamiento del tronco. Los mandriles son las
herramientas que sujetan al rollo por sus extremos.
Cuando el rollo es sujetado por los mandriles, antes de empezar a ser debobinado son
cilindrados a bajas revoluciones siendo el operario el que dirige la aproximación de la cuchilla.
Una vez que el operario considera que el rollo está cilindrado empieza el debobinado
propiamente dicho, esta etapa es totalmente automática. El debobinado es una operación de corte
rotativo, las variables más importantes que intervienen en el mismo son:
A) Velocidad de corte.
B) Forma de la contracuchilla.
C) Posición de la contracuchilla.
D) Angulo de corte de la cuchilla.
E) Posición de la cuchilla.
A medida que la hoja se aproxima al centro del tronco aumentan las revoluciones, esto es
así para mantener constante la velocidad lineal con la que va saliendo la lámina.
FIGURA 1
ESQUEMA DE UN TORNO
MANDRILES
14
FIGURA 2
ESQUEMA DE UN TORNO VISTA SUPERIOR
Carro porta
cuchilla
Troza o tronco
La lámina que se obtiene es continua, pero ésta es cortada cada 1,40 m. por una especie
de guillotina llamada “clipper”. Entonces quedan láminas más pequeñas que son clasificadas
según sus imperfecciones, como la presencia de nudos y roturas. Se las clasifica básicamente en
interior, caras y random, siendo la de interior las de menor calidad y caras las de mayor calidad
que son las que en la conformación del panel compensado estarán a la vista. El random que es
sumamente defectuoso por la presencia de nudos y rajaduras es destinado a una máquina llamada
juntadora, que recupera, pedazos que pueden ser usados para interior
Como subproductos del proceso se obtienen los meolos, que son el centro del tronco del
cual se toman los mandriles, estos son utilizados para distintos fines como por ejemplo
construcciones rústicas. Como residuo se obtienen
las virutas que son consecuencia del
cilindrado y algunos pedazos de láminas que son muy defectuosas como para recuperarse.
En el siguiente diagrama de flujo se describe el proceso.
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DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO
Descortezado
Corteza
Proceso industrial
previo al torno
Residuo
Trozado
Mesa alimentadora
Meolos
Subproducto
Escanneado-centrado
Desperdicios
Debobinado
Virutas
Clipeado
Clasificación
16
CAPÍTULO IV
MATERIALES Y MÉTODOS
IV.1 MATERIALES
Personal
Para realizar este ensayo fue necesaria la coordinación entre las plantas de aserradero y
compensado de la empresa, colaborando para ello jefes y supervisores de ambas plantas.
Rollos
Se utilizaron tres equipos de rollos de diámetro aserrable de la especie Pinus taeda
provenientes del proveedor Forestal Papelera Bosque del Plata S.A.
Instrumental
Cinta métrica: Se utilizó para la medición de los troncos para poder cubicarlos por el
método Smalian.
Pinturas en aerosol: Se utilizaron para la identificación e individualización de los troncos.
Máquinas pesadas: se utilizaron para el traslado de los troncos y su agrupación siendo
imposible realizar éste trabajo sin las mismas.
IV.2. MÉTODOS
IV.2.1 Proceso industrial previo al torno
Trozado
Se llevó a cabo en la playa de recepción de la planta de compensado. En este proceso se
cortan todos los troncos a 2,60 m. ésta medida es la necesaria para poder procesarlos en el torno.
17
Descortezado y clasificación por escáner
Se llevó a cabo en el sector de aserradero. Una vez descortezados los troncos éstos
pasaban por un escáner el cual los clasificaba según sus diámetros. Esta clasificación permitió
formar grupos de distintas clases diamétricas. Se obtuvieron siete grupos con los siguientes
rangos:
Grupo 1: 18 a 20 cm.
Grupo 2: 20 a 22 cm.
Grupo 3: 22 a 24 cm.
Grupo 4: 24 a 26 cm.
Grupo 5: 26 a 28 cm.
Grupo 6: 28 a 30 cm.
Grupo 7: 30 a 32 cm
Separación en mitades y medición manual del volumen de rollos
A cada grupo se lo subdividió en dos mitades, mitad “a” y mitad “b” una para ser
procesada con el mandril de 108 mm. (ejemplo: Grupo 1a) y la otra para ser procesada con el de
85 mm. (ejemplo: Grupo 1b)
Se realizó la medición de cada rollo de forma manual, utilizando el método de promediar
áreas de extremos
(Smalian). Junto con la medición de los rollos se realizó una
individualización de los mismos para conocer el volumen exacto de cada rollo, al ser procesado
en el torno.
Una vez terminada esta etapa se trasladó los rollos a la playa de recepción de
compensado.
18
FIGURA 3
CAMAS DE ROLLOS LISTOS PARA SER MEDIDOS
FIG. 4
IDENTIFICACIÓN DE ROLLOS
IV.2.2 Proceso industrial en la línea de debobinado
Se procesaron primero todos los rollos que correspondían al mandril de 108 mm. un
grupo por vez, por ejemplo se pasaron primero los rollos correspondientes al Grupo 1a. Se
cargaba los rollos a la mesa alimentadora del torno de forma que la punta donde se encontraba la
identificación del rollo quede a la vista, así conocer perfectamente el volumen de materia prima
procesado y poder elaborar datos certeros de rendimiento. De la línea de debobinado se
obtuvieron láminas, random y meolos. Se consideró que todas las láminas eran de calidad
interior. Estos productos fueron separados y se midió la producción de lámina verde. El random
también fue medido y se lo consideró como producción verde. Para obtener el rendimiento.
19
IV.2.3 Análisis Estadístico
Método estadístico
Para analizar los resultados del presente ensayo se recurrirá a la estadística descriptiva o
deductiva.
Se entiende por estadística descriptiva o deductiva, a la rama de la misma que describe y
analiza las características de una población
o muestras deduciendo de esta descripción
conclusiones acerca de su estructura y composición y sus relaciones existentes con otras
poblaciones o muestras. Se diferencia de la inductiva por que ésta se basa en el análisis de
resultado, para inferir, inducir o estimar el comportamiento de la población y por ello se habla de
inferencia estadística.
Población
Se entiende por población, universo o colectivo a un conjunto de elementos o cosas.
En este caso definimos a la población como el rodal de donde provienen lo troncos.
Muestra
Se entiende por muestra a una parte representativa del conjunto total de elementos que
componen la población, en nuestro caso las muestras son los troncos.
20
CAPÍTULO V
RESULTADOS
V.1 MEDICIÓN DE ROLLOS
TABLA I
RESULTADOS OBTENIDOS DE LA MEDICIÓN
MANUAL DE 709 ROLLOS
Mitad “a”
(m3)
Mitad “b”
Grupo 1a
Grupo 2a
Grupo 3a
Grupo 4a
Grupo 5a
Grupo 6a
Grupo 7a
Total
Cantidad de rollos Vol.
17
1,49
49
4,93
95
12,51
59
10,81
77
12,41
39
10,22
17
4,34
353
56.7
(m3)
Grupo 1b
Grupo 2b
Grupo 3b
Grupo 4b
Grupo 5b
Grupo 6b
Grupo 7b
Total
Cantidad de Rollos Vol.
18
1,53
49
5,30
96
11,80
59
10,46
77
15,10
40
8,30
17
4,18
356
56,67
Vol. Promedio
(m3/rollo)
0,09
0,10
0,13
0,18
0,16
0,26
0,26
Vol. Promedio
(m3/rollo )
0,08
0,11
0,12
0,18
0,20
0,21
0,25
21
V.2. DETERMINACIÓN DE RENDIMIENTOS
V.2.1 Procesamiento con el mandril de 108 mm.
Se procesaron la siguiente cantidad de rollos con el mandril de 108 mm:
Grupo 1a: 0 rollos
Grupo 2a: 10 rollos
Grupo 3a: 78 rollos
Grupo 4a: 46 rollos
Grupo 5a: 74 rollos
Grupo 6a: 37 rollos
Grupo 7a: 17 rollos
Total: 262 rollos
Se puede observar que la cantidad de rollos es menor a la cantidad con que se contaba
para realizar el ensayo. Esto es así porque en el proceso algunos troncos son rechazados,
generalmente por no poder ser tomados por el torno, este fenómeno se intensifica con los rollos
de menor diámetro. En el caso del grupo 1a, fue imposible procesarlos, por presentar mucha
dificultad para ser tomados por el dispositivo que los traslada desde el centrador hasta el mandril.
TABLA II
PRODUCCIÓN POR CLASE DIAMÉTRICA
Vol. Lam. Verde (m3) Vol. Rand. Verde (m3) Vol. verde en (m3)
Grupo 1a
0,0
0,0
0,0
Grupo 2a
0,4
0,2
0,6
Grupo 3a
3,5
0,9
4,4
Grupo 4a
3,1
1,1
4,2
Grupo 5a
6,3
0,7
7,0
Grupo 6a
3,7
0,8
4,6
Grupo 7a
2,1
0,4
2,5
General
19,2
4,1
23,2
Rendimiento
Con los datos que se obtuvieron sobre producción de láminas secas se pudo determinar el
rendimiento en porcentaje de cada clase diamétrica.
22
El cálculo del rendimiento se hizo teniendo en cuenta el volumen de los rollos que
fueron procesados, tomando este volumen como el 100%.
Rendimiento % = Vol. láminas x 100
Vol. tronco
TABLA III
RESULTADOS POR CLASE DIAMÉTRICA
REND VERDE %
Grupo 1a
Grupo 2a
Grupo 3a
0,0
13,3
41,6
Grupo 4a
Grupo 5a
Grupo 6a
48,6
58,6
60,2
Grupo 7a
General
57,8
48
Con estos resultados se confeccionó el siguiente gráfico de rendimiento por clase
diamétrica donde se aprecia el rendimiento de cada grupo y el rendimiento en general, que se
obtuvo con los valores del volumen total de los troncos ingresados y el total de producto verde
obtenido.
GRÁFICO I
RENDIMIENTO OBTENIDOS CON MANDRIL DE 108 mm.
Rendimiento en %
Rend. verde %
% de ren dimiento
Rend. General
70,0
60,0
50,0
40,0
30,0
20,0
10,0
0,0
Grupo Grupo Grupo Grupo Grupo Grupo Grupo
1a
2a
3a
4a
5a
6a
7a
Grupo de clase diametrica
23
Pueden observarse buenos rendimientos a partir del grupo 4a que corresponden a la clase
diamétrica entre 24 y 25 cm. de diámetro llegando a un pico de rendimiento con el grupo 6.
V.2.2 Procesamiento con el mandril de 85 mm.
El procesamiento de los rollos con este mandril no pudo llevarse a cabo, al empezar el
proceso de debobinado los rollos colapsaban, esto se iba repitiendo con todas las clases
diamétricas. Se optó por dar por concluido el ensayo para evitar mayores interrupciones en el
proceso productivo de la empresa así como de posibles roturas del equipo.
Esto llevó a que no se pudiera demostrar ninguna de las hipótesis planteada con respecto
a la relación del diámetro del mandril utilizado y el rendimiento.
Al no poder debobinar los rollos con el mandril de 85 mm. llevó a analizar cuáles eran
los motivos por el que los rollos no toleraban el proceso. Al observar detenidamente cuando se
intentaban debobinar se apreciaba que, cuando la cuchilla ejercía presión sobre el rollo se
producía un patinamiento de los mandriles sobre el mismo acabando por romperse dicho rollo
Se asumió que podía deberse a dos motivos:
A) Menor densidad de la madera en la zona central de 85 mm. que en la de 108 mm.
B) Debido a características en el diseño del mandril.
Se consideró a la densidad como una posibilidad basándose en la existencia de un
sustento teórico el cual se presentará en el anexo.
Esto generó una investigación paralela para determinar si existía una diferencia de
densidad para descubrir a cuál de los dos motivos antes nombrados se debía el no poder procesar
los rollos con el mandril de 85 mm.
V.2.2.1. Densidad de la madera
La densidad es tal vez la característica tecnológica más importante de la madera, pues de
ella dependen estrechamente otras propiedades, como la resistencia mecánica, grado de
alteración dimensional por la pérdida y absorción de agua.
La madera es un cuerpo poroso, por ello tiene una densidad aparente y una real. La
densidad real tiene que ver en sí con la cantidad de material celular, esta densidad no varia
mucho entre especies.
24
La densidad es la relación entre peso y el volumen de un cuerpo (peso específico =
peso por unidad de volumen de un cuerpo). En el caso de la madera, es la relación entre el
peso de una muestra de madera y su volumen.
La densidad de la madera se calcula generalmente por medio de la expresión:
r = P (g / cm3 ) (Densidad aparente)
V
Para determinar la densidad de una madera se necesita, de acuerdo con las formas vistas,
conocer el peso y el volumen de la madera en cuestión. El peso es directamente obtenido de una
balanza de laboratorio, pero para determinar el volumen existen varios métodos, los más
utilizados se describen a continuación.
A) Método estereométrico
Es la determinación del volumen mediante la simple medición de las dimensiones de las
muestras, estas mediciones pueden hacerse con simples instrumentos de medición (calibres,
micrómetros, etc.).
Una condición importante es el correcto preparado de las muestra ya que éstas deben
estar libres de imperfecciones, deben ser lisas, tener lados paralelos, ausencia de rajaduras, etc.
Este método es generalmente utilizado en los laboratorios, las dimensiones que deben tener las
probetas varían según las normas de cada país. En Argentina según las normas I.R.A.M las
probetas deben ser de 2 x 2 x 2 cm. En ambos casos las caras deben estar bien pulidas y parejas.
B)Método por desplazamiento
Consiste en la inmersión de la muestra en un líquido de peso específico conocido, puede
ser agua (según el principio de Arquímedes), o mercurio (según Breuil), este método tiene la
ventaja de que las muestras pueden ser irregulares en su forma.
V.2.2.2. Determinación de la densidad
Se decidió realizar un muestreo de densidad para comparar la zona de sujeción del
mandril de 108 mm. con la zona de sujeción del mandril de 85 mm.
Para realizar el muestreo de densidad se utilizaron probetas extraídas de los rollos
de pino de las distintas clases diamétricas, de dos medidas, para representar las distintas zonas de
sujeción de los mandriles.
25
Confección de muestras
Se extrajeron muestras de los rollos de pino que estaban separados por distintas
clases diamétricas. Por cada clase diamétrica se extrajeron tocones o rodajas de los rollos
suficientes para la confección de 30 probetas, 15 con las medidas 108 x 108 x 25 mm. las cuales
eran representativas de la zona de sujeción del mandril de 108 mm. de diámetro y 15 con las
medidas 85x 85 x 25 mm. las cuales eran representativas de la zona de sujeción del mandril de
85 mm.
En total se confeccionaron 210 probetas. Primero se cortaron tocones o tortas de los
troncos con motosierra y con la misma motosierra se confeccionaron une especie de cubos de
donde se extraían las probetas con la sierra sin fin y con la sierra circular. Cada probeta era
individualizada e identificada a medida que se terminaba su confección.
FIGURA 5
DISTINTOS PASOS HASTA LA OBTENCIÓN DE PROBETAS
FIGURA 6
TERMINACIÓN DE PROBETAS CON SIERRA CIRCULAR
26
Secado de probetas
Todas las muestras fueron llevadas a peso seco constante para eso fue necesaria la
utilización de un horno eléctrico.
Una vez introducidas las probetas se controlaba la temperatura del horno para mantenerla
en un rango entre 105º y 110º Centígrados. El control de la temperatura se realizaba
constantemente ya que a medida que la madera libera humedad la temperatura tiende a aumentar.
Se establecieron intervalos en los cuales se abría el horno y se pesaban las probetas para
hacer un seguimiento de su peso y poder determinar cuando llegaban a peso constante.
FIGURA 7
PROBETAS EN EL INTERIOR DEL HORNO
V.2.2.3 Obtención de la densidad
La densidad de las muestras ha sido determinada por el método de desplazamiento,
(principio de Arquímedes) en este caso se utilizó agua.
Una vez que las muestras llegaron a peso seco constante se procedió a calcular el
volumen por desplazamiento de líquido. Antes de sumergir las muestras se las impermeabilizó
envolviéndolas en papel film. Se las sumergía y se tomaban los datos de la cantidad de líquido
desplazado, obteniendo así el volumen de cada probeta. De esta forma se contaba con los datos
para determinar la densidad. D = M g / cm3
V
Donde: D = densidad en g / cm3
M = masa en gramos
27
V = volumen en cm3
V.2.2.4 Resultados
De la relación de la masa y el volumen se obtuvo la densidad.
En total eran 14 grupos de muestras, cada grupo tenia 15 probetas, con las que se
determinó la densidad, para poder realizar la comparación entre grupos se procedió a promediar
los 15 datos de densidad de cada grupo.
TABLA IV
DATOS OBTENIDOS DE DENSIDADES
Densidad g / cm3
Diam. de rollos en cm Mandril de 85mm Mandril de110mm
18 a 20
0,38
0,36
20 a 22
0,37
0,39
22 a 24
0,34
0,37
24 a 26
0,38
0,31
26 a 28
0,57
0,42
28 a 30
0,36
0,39
30 a 32
0,33
0,34
GRÁFICO II
DENSIDADES OBTENIDAS
85mm
110mm
0,600
g/cm3
0,500
0,400
0,300
0,200
0,100
30 a 32
28 a 30
26 a 28
24 a 26
22 a 24
20 a 22
18 a 20
0,000
Diámetro de rollos
La variación general observada es de un 5 % la cual no es muy significativa. Esto nos
demuestra que no es la diferencia de densidad de la madera la responsable de la inestabilidad de
los rollos. Esto nos lleva ha analizar el diseño de los mandriles.
28
V.2.2.5 Diseño de mandril
Al verificar el diseño de los mandriles se observa una gran diferencia en la
geometría de los dientes.
El mandril de diámetro 108 mm. presenta dientes con una geometría tal que permite un
ángulo de ataque de los dientes sobre la madera, ó sea tiene un frente del diente perpendicular al
sentido de giro del mandril permitiendo una mayor “traba” impidiendo el patinamiento del rollo.
FIGURA 8
DETALLES DEL MANDRIL DE 108 mm.
El mandril de diámetro de 85mm. Presenta dientes que se asemejan a triángulos isósceles
los cuales no permiten un correcto “trabado” de la madera llevando esto a la imposibilidad de un
correcto debobinado
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FIGURA 9
DETALLES DEL MANDRIL DE 85 mm.
Tanto los resultados como las observaciones,
demuestran que la inestabilidad que
presentaban los rollos al someterse al debobinado con el mandril de 85 mm. es debida al diseño
del mandril.
V.3 RELACIONES RENDIMIENTO-DIÁMETRO DE ROLLOS
Si se observa el GRÁFICO III puede apreciarse a simple vista que existe una relación
positiva entre el diámetro y el rendimiento, esto quiere decir que a medida que aumenta el
diámetro de los rollos se puede esperar un aumento del rendimiento.
V.3.1 Análisis de correlación
El análisis de correlación se utiliza para medir la intensidad de la relación entre las
variables, en este caso diámetro de rollos y rendimientos.
30
Con los datos obtenidos podemos determinar el coeficiente de correlación r. Las
características de este coeficientes son las siguientes:
a) r es un número abstracto.
b) Su valor no puede ser mayor de 1 ni menor que –1
c) Si tiene signo positivo, significa que las dos características estudiadas tienden a variar
en el mismo sentido, o sea que si una aumenta la otra también y si una disminuye la otra
también. Si el signo es negativo, quiere decir que las características varían en sentido inverso, es
decir si una aumenta su valor la otra disminuye y viceversa.
d) La relación entre las características es mucho más estrecha cuando más se acerca el
valor de r a 1 o –1.
e) Si la relación es perfecta el valor de r será igual a 1 o –1 (esto no sucede en la
práctica).
f) El valor de r no esta influido por el tamaño de la muestra.
g) En una muestra bicaracterizada , el valor de r es una constante estadística que estima
los parámetros de la población.
El valor de r para las dos variables en estudio es:
r = 0,913
Esto nos demuestra que existe una estrecha relación entre las dos variables y además
que esta relación es positiva.
A continuación podemos observar un gráfico, que muestra la distribución de los valores y
una estimación lineal realizada por el método del mínimo cuadrado, donde se observa
perfectamente la tendencia positiva y la estrecha relación entre las variables.
31
GRÁFICO III
CORRELACIÓN DIÁMETRO ROLLO-RENDIMIENTO
Y= 3,07+1,48X
Rendimiento
70
60
% rendimiento
50
40
30
20
10
0
Grupo 1a Grupo 2a Grupo 3a Grupo 4a Grupo 5a Grupo 6a Grupo 7a
Las hipótesis planteadas con respecto al diámetro de rollo y rendimiento eran las
siguientes.
A) Hipótesis nula (H0)
Esta hipótesis plantea que no existe diferencia de rendimiento debido a distintos
diámetros de rollos.
B) Hipótesis alternativa (H1)
Esta hipótesis plantea que sí existe diferencia de rendimiento debido a distintos
diámetros de rollos.
El valor de r de 0,931 nos lleva a rechazar la hipótesis nula (H0) y a aceptar la
hipótesis alternativa (H1).
32
CAPÍTULO VI
CONCLUSIONES
Se encontraron buenos rendimientos para diámetros de rollos a partir de 24 cm. Estos
resultados demuestran que podría ser una alternativa factible la utilización de materia prima a
partir del diámetro antes mencionado.
Quedaría por analizar la productividad que se obtiene en la línea al trabajar con materia
prima de estas características.
VI.1. RECOMENDACIONES
Se recomienda que para evaluar el rendimiento con mandril de 85 mm. se fabrique o se
adquiera un conjunto con el mismo diseño de dientes que el del mandril de 108 mm.
33
34
ANEXO
Característica de la densidad en coníferas.
En las coníferas el leño tardío es generalmente más denso, debido a un mayor volumen
de material leñoso en las paredes de sus células. La densidad aparente de la mayoría de las
coníferas aumenta con la disminución del espesor de los anillos de crecimiento, pues cuanto más
espesor tiene el anillo, más leño inicial (de baja densidad) se forma.
Como en lo árboles se forman en general anillos de crecimiento de mayor espesor en la
madera interior, próxima a la médula y más estrechos en la madera exterior, en las coníferas la
maderas de menor densidad se encuentra en la parte central del tronco (madera juvenil).
VARIACIÓN DE PROPIEDADES FÍSICAS, ANATÓMICAS Y MECÁNICAS DE LA
MADERA DE Pinus elliottii Engelm. Y Pinus taeda L.
Se realizó un trabajo de investigación sobre las principales características de la madera
de Pinus elliotis y Pinus taeda, procedentes del Bosque Nacional de Iratí, Estado de Paraná –
Brasil. Aquí se presenta el resumen de dicho trabajo.
Fue estudiada la variación de las propiedades en la dirección radial y en diferentes alturas
del tronco en árboles de treinta años de edad, seleccionados aleatoriamente. Las propiedades
estudiadas fueron la densidad básica, módulo de elasticidad y resistencia de la madera a la
flexión estática, características anatómicas (longitud y espesor de la pared de las traqueidas
axiales) para determinar la madera juvenil y adulta y porcentaje de madera de verano. Fueron
analizados modelos de regresión para las propiedades estudiadas en las diferentes alturas y
posiciones del tronco y las relaciones entre ellas. Los resultados de las características
anatómicas, propiedades físicas y mecánicas mostraron diferencias altamente significativas entre
la madera juvenil y adulta en ambas especies. La densidad básica mostró una alta correlación con
el espesor de la pared de las traqueidas, con el porcentaje de madera de verano y con las
propiedades mecánicas.
La densidad básica disminuyó en ambas especies con la altura del tronco en torno de
22%. En el sentido radial, esta variación fue cerca de 28% para las dos especies estudiadas. El
módulo de elasticidad y la resistencia a la flexión estática presentaron la misma tendencia que la
densidad básica en el sentido radial, pero, disminuyeron muy poco en relación a la altura del
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árbol. Los resultados del módulo de elasticidad y resistencia a la flexión, mostraron altas
correlaciones (0,93 a 0,96) ajustadas por regresión lineal simples con la densidad básica,
indicando una fuerte relación. Los valores calculados para el módulo de elasticidad entre la base
y la altura del tronco variaron poco, cerca de 3% para Pinus elliottii y 5% para Pinus taeda, para
la resistencia, esta variación fue de cerca de 3% en ambas especies.
Finalmente, los resultados de la densidad básica, de las características morfológicas y las
propiedades de flexión estática, mostraron diferencias altamente significativas entre la madera
juvenil y adulta. Así, la diferencia entre los módulos de elasticidad de la madera juvenil y adulta
fue de 87% para el Pinus elliottii y 82% para el Pinus taeda, para la resistencia estas diferencias
fueron de 42 y 47%.
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7. BIBLIOGRAFÍA
-Apostilas Do Colégio Florestal De Iratí (1986). MANUAL DO TÉCNICO
FLORESTAL. Quatro volume.
-Cantatore De Frank, N. (1980). MANUAL DE ESTADÍSTICA APLICADA. Editorial
Hemisferio Sur.
-Waine, Daniel W. BIOESTADÍSTICA U.T.E.H.A. Noriega Editores. Edición en español
(1993).
Otras fuentes
-Alfonso, H. y Palma. L. (2001). VARIACIÓN DE PROPIEDADES FÍSICAS,
ANATÓMICAS Y MECÁNICAS DE LA MADERA DE Pinus elliottii Engelm. Y Pinus taeda
L. Universidade.Estadual Paulista.Faculdade de Ciências Agrônomicas Brasil.
-Silvo Argentina II (2001).
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