00C7FT-09 _Anex_4 - Repositorio

Proyecto INFOR/FDI-CORFO
NUEVOS PRODUCTOS Y MERCADOS QUE PERMITAN LA INCORPORACIÓN
DEL PINO OREGÓN AL SISTEMA PRODUCTIVO NACIONAL
INFORME TÉCNICO
PRODUCTOS POTENCIALES CON VENTAJAS TÉCNICAS Y ECONÓMICAS
PARA LA PEQUEÑA Y MEDIANA INDUSTRIA VINCULADA AL PINO OREGÓN
(Pseudotsuga menziesii (Mirb) Franco)
VIGAS LAMINADAS - TABLEROS ALISTONADOS - MOLDURAS
Concepción, 2003
INDICE
1. INTRODUCCIÓN ……………………………………………………………….......
1
2. OBJETIVOS DEL PROYECTO
2.1 Objetivo general ………………………………………………………........
2.2 Objetivos específicos …………………………………………………........
2
2
3. ANTECEDENTES GENERALES DEL PINO OREGÓN
3.1 La especie ……………………………………………………………..........
3.2 Establecimiento de la especie en Chile …………………………………..
3.3 Las plantaciones de Pino oregón en el país ……………………….…....
3.4 Aspectos reproductivos.………………………................................…….
3.5 Madera: características tecnológicas ….……………………..................
2
3
3
3
3
4. CARACTERIZACIÓN DE LOS PRODUCTOS ENSAYADOS
4.1 Vigas laminadas ………………………………………………………........
4.2 Tableros alistonados …………………………………………………........
4.3 Molduras ……………………………………………………………….........
6
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9
5. ETAPAS DEL PROCESO DE FABRICACIÓN
5.1 Manejo de la materia prima madera ………………………………..........
5.2 Procesos de elaboración …………………………………………….........
11
12
5.2.1 Cepillado, aplanado y moldurado ………………………….........
5.2.2 Trozado de la madera ………………………………………........
5.2.3 Unión de extremos …………………………………………..........
5.2.4 Preparación superficies a encolar ……………………...............
5.2.5 Operación de encolado ……………………………………..........
5.2.6 Prensado ……………………………………………………….......
5.2.7 Terminaciones ……………………………………………….........
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17
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23
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32
6. CONTROL DE CALIDAD DE LOS PRODUCTOS
6.1 Normas para el control de calidad ………………………………….........
6.2 Inspección visual ……………………………………………………….......
6.3 Pruebas de taller ……………………………………………………….......
6.4 Evaluación de la unión adhesiva ……………………………………........
6.5 Ensayo ciclo de delaminación ………………………………………........
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36
37
38
7. GENERALIDADES: PRODUCTIVIDAD, COSTOS Y
COMERCIALIZACIÓN ....................................................................................
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8. BIBLIOGRAFIA ...............................................................................................
43
9. ANEXOS...........................................................................................................
45
1.
INTRODUCCIÓN
En el presente informe se describen algunas de las actividades que formaron
parte del proyecto “Nuevos productos y mercados que permitan la incorporación
del Pino oregón al sistema productivo nacional”, emprendido por el Instituto
Forestal (INFOR) con el cofinanciamiento de la Corporación de Fomento de la
Producción (CORFO) a través del Fondo de Desarrollo e Innovación (FDI).
El documento describe las técnicas adecuadas de confección de productos con
madera de la especie de interés en el proyecto, con orientación a la pequeña y
mediana empresa (PYME).
La estructura que se ha dado a este informe es en ocho capítulos, los que cubren:
un glosario de palabras y términos especiales utilizados en el texto; antecedentes
generales de la especie Pino oregón (Pseudotsuga menziesii) en el territorio de
origen y de su introducción y cultivo en Chile; caracterización de los productos
ensayados; etapas del proceso de fabricación de estos productos; control de
calidad de los productos; generalidades de la productividad, costos y
comercialización.
Este trabajo constituye un aporte a la búsqueda de mejores posibilidades para
esta especie de modo de incrementar los ingresos de los pequeños y medianos
productores vinculados a la misma.
Las conclusiones y recomendaciones formuladas en el informe son las que se
consideran adecuadas en el momento de su preparación, pero pueden ser
modificadas con arreglo a los nuevos conocimientos adquiridos en las fases
posteriores de experimentación.
1
2.
OBJETIVOS DEL PROYECTO
2.1
Objetivo general
Desarrollar la pequeña y mediana industria asociada a la madera de Pino oregón
(Pseudotsuga menziesii) crecido en Chile, a través de la elaboración y
comercialización de nuevos productos con alto valor agregado, la optimización de
tecnologías de procesos y la definición de estándares de calidad.
2.2
Objetivos específicos
Definir las variables técnicas que condicionan la utilización de la madera de
Pino oregón.
Identificar y desarrollar oportunidades de negocio para la madera de Pino
oregón.
Confeccionar y transferir a la PYME un paquete tecnológico del pino oregón
para la confección y venta nacional e internacional de productos con valor
agregado.
3.
ANTECEDENTES GENERALES DEL PINO OREGÓN
La especie Pseudotduga menziesii (Mirb) Franco, conocido en Chile como Pino
oregón, pertenece al género Pseudotsuga de la familia Pinacea.
En forma natural crece en el oeste de Norte América, lugar donde abarca una
amplia zona desde la costa Pacífico hasta los Montes Rocallosos hacia el este y
desde Canadá (Columbia) hasta el norte de México.
Se ha introducido como especie exótica en países como Alemania, Francia,
Dinamarca, Reino Unido, Nueva Zelanda, Argentina y Chile.
En Chile, la madera es muy conocida y tiene gran uso. La especie comenzó a ser
plantada en forma importante a partir de 1940; y en la actualidad se estima que
existen 14.184 ha plantadas con ella, especialmente entre las regiones IX y XI.
3.1
La especie
El Pino oregón es un árbol de gran tamaño que en su lugar de origen puede
alcanzar 50 a 90 m de altura y diámetros de 2 a 4,5 m. Su fuste es recto,
cilíndrico, ligeramente cónico, con una copa piramidal y con ramas horizontales
dispuestas en verticilos. La corteza es de color grisáceo a café rojiza. En árboles
maduros se torna café-rojizo, gruesa, esponjosa, agrietada, áspera y escamosa;
y su espesor puede llegar a 10 cm o más. Las hojas son acículas lineales, planas
y obtusas en el ápice, o agudas en los brotes primarios, en las que son blandas y
2
flexibles; de color verde-amarillento, verde oscuro o verde azuladas, de 1,5 a 5,5
cm de longitud, por 1,5 mm de ancho (INFOR-CONAF, 1998).
3.2
Establecimiento de la especie en Chile
Los suelos en algunos sectores de su área de distribución en Chile son de origen
sedimentario con intrusiones de roca volcánica, exige suelos profundos, bien
drenados, ricos en humus, y bien ventilados. Se desarrolla bien en suelos con pH
entre 5 y 5,5; pero no prospera en suelos con mal drenaje o capas impermeables
cercanas a la superficie. En la parte norte, crece mejor en las laderas de
exposición sur; no así en la parte sur, donde la exposición norte es más favorable,
lo mismo que los fondos de valle.
3.3
Las plantaciones de Pino oregón en el País
En Chile se ha plantado desde la región del Maule a Magallanes. Sin embargo se
recomienda su cultivo entre la VII y XI Región, donde la humedad relativa supera
el 50% durante el período vegetativo (zona costera y precordillerana), bajo un
clima templado húmedo con precipitaciones mayoritariamente invernales,
variando de 900 a 2.500 mm. La especie es semitolerante a la sombra y presenta
un alto riesgo a las heladas tardías (Chile Forestal 252, 1997).
El crecimiento en altura culmina alrededor de los 25 años y su aumento en
volumen tiende a estabilizarse a edades cercanas a los 40 años. Los incrementos
medios anuales de volumen van de 11 a 18,9 m3/ha/año y el crecimiento medio
anual en altura entre 0,32 y 1,14 m/año, los incrementos medios anuales de DAP
van de 0,44 a 1,66 cm/año. En el manejo de las plantaciones es necesario
efectuar podas y raleos. Para la cosecha de las plantaciones puede aplicarse el
método de tala rasa en fajas o manchones.
3.4
Aspectos reproductivos
Se reproduce por semillas que germinan fácilmente, incluso provocando la
regeneración espontánea en los bosques cuando las condiciones de luz y
humedad son adecuadas (Hoffmann, 1983).
3.5
Madera: características tecnológicas
Utilización
En Estados Unidos es comúnmente empleada como madera aserrada y tableros
contrachapados en edificios y construcciones. Otros importantes usos son como
madera estructural, pilotes, durmientes para ferrocarril, puentes, estacas para
minas, crucetas, marcos, puertas y ventanas, pisos, muebles, chapas y terciados,
terminaciones de interiores, cajones, envases, tonelería, madera laminada y para
pulpa kraft. A veces es usada en postes y cuartones, y en construcción de botes
y barcos (INFOR-CONAF, 1998).
3
El Pino oregón que crece en Nueva Zelanda es adecuado para producir postes de
transmisión tratados, resultando de mejor calidad que los de Pino radiata. En
general, de buenos rodales se obtiene madera aserrable de buena calidad y,
muchas veces, de mejor forma que la de Pino radiata. Estudios realizados en
este país han mostrado que más de un 60% del material es apto para uso
estructural, lo cual justifica principalmente la forestación con esta especie (INFORCONAF, 1998).
Las astillas de Pino oregón son usadas en plantas de celulosa o para la formación
de tableros reconstituidos de fibra. Dado su color más oscuro, el Pino oregón es
usado como material al interior de los tableros, dejando afuera maderas más
claras como la de Pino radiata. Además, es una importante especie para la
producción de celulosa en la costa de Norteamérica, principalmente usando
material de desechos de aserraderos. Es muy común mezclar la pulpa de Pino
oregón con la de otras especies, para aumentar la resistencia del papel (INFORCONAF, 1998).
Durabilidad natural y permeabilidad
El Pino oregón crecido en los Estados Unidos es calificado como una especie
moderadamente resistente a la pudrición. La madera de Pino oregón de
California se califica refractaria al tratamiento con preservantes.
Los resultados obtenidos al estudiar la permeabilidad del Pino oregón crecido en
la zona de Valdivia, indican que esta especie presenta escasa permeabilidad al
ser sometida a impregnación con sales hidrosolubles (CCA). Es así como los
valores obtenidos son incluso menores que los determinados para Tepa, Ulmo,
Olivillo y Coigüe (Schneider, 1984).
Secado
La madera de Pino oregón es de secado rápido, sin tendencia a formar muchas
grietas ni curvaturas, aun cuando los nudos tienden a partirse y soltarse
(Departament of the Environment. Inglaterra, 1977).
Los defectos más importantes de secado asociados a la madera de Pino oregón
son la torcedura, encorvadura y arqueadura, además de las grietas en caras y
puntas. Para reducir los alabeos se recomienda la utilización de pesos de
aproximadamente 1.800 kg/m2 (Juacida et al., 1986).
La contracción promedio de la madera en las direcciones tangencial, radial y
longitudinal es de 7,5%; 4,8% y 0,1%, respectivamente. La contracción
volumétrica, en tanto, es de un 12,1% (Díaz-Vaz y Cuevas, 1987).
4
Trabajabilidad
Los antecedentes sobre las propiedades de trabajabilidad del Pino oregón de los
Estados Unidos señalan que es una especie fácilmente trabajable a mano o con
máquinas; sin embargo, presenta cierta tendencia al rasgado. Cuando la madera
se corta a lo largo de la fibra, generalmente se obtiene una buena terminación si
se emplean herramientas y condiciones técnicas adecuadas (Departament of the
Environment, 1977).
Aserrío, chapas y tableros
En un estudio realizado por Wolff (1989), se prepararon tableros de partículas de
uso exterior con Pino oregón de 12 años, proveniente de raleos. Al ser
ensayados en esfuerzos de flexión y tracción, estos tableros presentaron
características de resistencia mucho mayores a los exigidos por la Norma DIN
68763.
En un estudio realizado con trozas de Pino oregón provenientes del norte de
Valdivia se evaluaron dos variables del proceso de debobinado (calentamiento de
las trozas y tasa de compresión), evaluando principalmente los defectos
superficiales de las chapas. Se observó que el defecto de rugosidad en las
chapas de Pino oregón tiende a disminuir a medida que aumenta la temperatura,
mientras que el defecto de pelusidad se acentúa con la temperatura a partir de los
50 a 70 ºC, para llegar a ser notorio a los 90 ºC. Respecto al arrancamiento de las
fibras, se notó un leve aumento con la temperatura, manteniéndose constante en
caso de utilizar una tasa de compresión de 16%. Al considerar los defectos
precedentes en conjunto, se determina que las condiciones adecuadas para
minimizarlos son una temperatura de calentamiento de 50 a 70 ºC. (Devlieger et
al., 1986)
Recubrimientos
La madera de Pino oregón norteamericana se puede teñir satisfactoriamente.
Cuando se toman cuidados normales para prevenir la fibra levantada, se obtienen
buenos resultados en los tratamientos de acabado. Esta madera puede ser
satisfactoriamente encolada (Departament of the Environment, 1977).
5
4.
CARACTERIZACIÓN DE LOS PRODUCTOS ENSAYADOS
Existen diferentes tipos de unión para formar estas estructuras, como son: clavos,
pernos y adhesivos o colas. La madera unida con adhesivo se llama madera
laminada encolada, la que es conocida más comúnmente como “madera
laminada”.
Según Pérez (1991), la viga recta de sección constante de madera laminada es la
más barata de producir, independiente de la forma y de la sección transversal. En
general, cualquier especie de madera es susceptible de ser usada como madera
laminada. Las características principales que se deben considerar son: su
resistencia, apariencia estética, facilidad para secar, facilidad para encolar, costo
y disponibilidad. Las especies madereras más usadas en la fabricación de madera
laminada son las coníferas, por su abundancia en la mayoría de los países
desarrollados.
Por razones de secado y costos, se ha llegado a la conclusión que el espesor de
las láminas que conforman estos elementos no debe ser inferior a 19 mm ni
superior a 50 mm.
4.1
Vigas laminadas
En la fabricación de Vigas laminadas se utiliza generalmente madera aserrada de
25 y 50 mm de espesor. Las piezas se ensamblan por sus extremos, formando
así láminas que unidas por sus caras se convierten en vigas, pilares, arcos u otros
elementos decorativos o estructurales.
Los elementos de madera laminada están formados por un determinado número
de láminas, ubicadas paralelamente al eje del elemento (laminado simple). A su
vez, las láminas pueden estar compuestas por una o más tablas de madera
unidas de canto (laminado compuesto), cuya fibra es paralela al largo de la pieza
como muestra la figura 1. Las dimensiones y forma de la estructura laminada se
deben acordar entre usuario y productor antes del proceso de producción, en
donde las tolerancias pueden establecerse a través de las normas técnicas
correspondientes.
6
Figura 1: Conformación de la sección transversal, viga laminada encolada
F
F
F
F
A
B
C
D
Simple
Compuesta
Laminado horizontal
Simple
Compuesta
Laminado vertical
Fuente: INFOR
Se denomina madera laminada horizontal aquella en que las piezas o “láminas”
están encoladas de manera que las fuerzas de carga (F) actúen perpendiculares
a las capas o planos de cola (A). Su característica principal es que el encolado en
el canto de las láminas (B) puede no realizarse a pesar de ser recomendable para
efectos de procesamiento y transporte de elementos prefabricados. Cuando las
láminas encoladas se encuentran de forma que las fuerzas de cargas actúen
paralelas a las líneas o planos de cola (C), se llama madera laminada vertical. En
este tipo de elementos soportantes, el encolado en los cantos de las láminas (D)
es indispensable por cuanto debe absorber los esfuerzos de corte.
En la elaboración de madera laminada estructural, la madera debe ser clasificada
previamente, para lo cual existen dos métodos: visual y mecánico. La norma a
utilizar dependerá del mercado al que va dirigido el producto. Por ejemplo, si el
mercado es Japón se debe utilizar la norma JAS (Japanese Agricultural Standard:
Fabricación de productos de madera laminada estructural), y si el mercado es
EE.UU. se deberá utilizar la norma ASTM D3737.
En los Estados Unidos la American Institute of Timber Contructión (AITC)
normaliza la fabricación de madera laminada estructural, permitiendo el uso de
madera clasificada estructuralmente en forma visual, proporcionando reglas para
las especies de madera utilizadas y determinando sus valores de resistencia de
acuerdo a la norma ASTM D2555-88. Es técnicamente posible confeccionar
madera laminada estructural sin emplear equipos de evaluación de la resistencia
de la madera, siempre que la especie esté aprobada por la AITC, como es el caso
del Pino oregón.
7
Figura 2: Flujo de producción de madera laminada
Madera seca
Cepillado
(4 caras)
Trozado
Finger-Joint
Clasificación
Pre-Armado
Encolado
Armado
Prensado
Acondicionado
de la unión
4.2
Cepillado
Lijado
Dimensionado
Terminación
Almacena
miento
Despacho
Tableros alistonados
A diferencia de otros productos similares, como son las almas alistonadas en
placas carpinteras, los tableros alistonados no llevan una chapa o tulipa de
recubrimiento, por lo que requieren de una buena calidad superficial y estructural.
En general, este producto no acepta la presencia de defectos como nudos
sueltos, grietas, manchas, agujeros en las uniones de extremo (finger joint) o
abiertas en uniones de canto. Se pueden aceptar en ciertos casos algunos
orificios menores, los que deben ser tapados con masillas especialmente
preparadas para estos efectos.
Las aplicaciones más frecuentes de los tableros alistonados son la fabricación de
muebles y encofrados.
En su elaboración se puede utilizar cualquier especie de madera. Las más
comunes utilizadas en Chile son el Pino radiata, Lenga, Coigüe y Raulí.
La fabricación de este tablero es un proceso industrialmente sencillo, sin embargo
debe realizarse un riguroso control de todo el proceso productivo, ya que para
analizar las características del producto, y especialmente la calidad de las uniones
8
encoladas, debe practicarse ensayos destructivos, lo que no resulta viable si se
quiere comprobar cada una de las uniones de los tableros.
Los espesores más comunes son de 18 y 30 mm, fabricándose también en
espesores intermedios de 20, 22, 24 y 28 mm. Los anchos y largos de los tableros
son variables, a pedido del comprador o de los posteriores requerimientos de
elaboración, siendo las medidas más usuales: 0,60 a 1,02 m de ancho; 1,0 a
2,44 m de largo.
Figura 3: Flujo de producción de tableros alistonados
Madera seca
Cepillado
2
Caras
4
Caras
Partido
Trozado
Cut stock
Block
Finger-Joint
Blank panel
Partido
Línea de cola
Encolado
4.3
Prensado
Escuadrado
Almacena
miento
Despacho
Molduras
La moldura es una pieza de madera cepillada según un perfil transversal
determinado. Estos perfiles según su forma y aplicación en la construcción
reciben diversas denominaciones, tales como: revestimientos verticales,
revestimientos horizontales, tinglados, tablas para pisos, cuarto de rodón,
guardapolvos, cornisas, balaustros, pilastras, esquineros y otros.
No obstante lo anterior, el término “moldura” con frecuencia se reserva para los
perfiles decorativos y los destinados a la confección de marcos para cuadros,
puertas, ventanas y similares.
9
El proceso para la fabricación de molduras es sencillo. En términos generales la
madera aserrada, la cual ha sido secada en horno, es dimensionada en ancho y
espesor, para luego llegar a las sierras trozadoras, donde se convierte en blocks y
cutstocks. Los blocks se perfilan por sus cabezas para formar uniones encoladas
de extremo (finger joint), mientras que los cutstocks se envían directamente a la
partidora. Ambos productos en proceso van finalmente a la ultima etapa, que es la
de moldurado.
En general, la línea de molduras es paralela y complementaria a procesos de
fabricación de otros productos, como por ejemplo tableros y puertas.
Figura 4: Flujo de producción de Molduras
Madera seca
Cepillado
2
Caras
4
Caras
Partidora
Trozado
Cut stock
Block
Finger-Joint
Partidora
Blank moldura
Línea molduras
(moldurado)
Terminaciones
(retape)
Despacho
10
5.
ETAPAS DEL PROCESO DE FABRICACIÓN
5.1
Manejo de la materia prima y establecimientos de operación
La elaboración de estos productos de madera tiene requerimientos de materia
prima muy similares, llegando a ser en algunos casos, uno, subproducto de otro.
Al recibir la madera es preciso separarla por especies, si es que se trabaja con
más de una, y por origen, en caso de existir demasiada variabilidad de los
distintos proveedores, considerando también el contenido de humedad como
variable de clasificación.
La madera que es almacenada para la elaboración de estos productos debe
permanecer bajo cubierta, preferentemente en lugares cerrados, evitando así
exponerla a la acción directa de la lluvia y el sol. Además se debe considerar que
la madera se utilizará para la elaboración de productos que deben tener entre un
8% y 12% de contenido de humedad, dadas las exigencias de los adhesivos que
se utilizan en los procesos posteriores.
En los lugares de trabajo deben existir condiciones ambientales adecuadas a las
actividades de cada proceso de elaboración. La temperatura mínima
recomendada en las zonas de producción es de 15ºC y la humedad relativa entre
40 y 75 %. En las zonas de prensado (fraguado del adhesivo) es recomendable
que la temperatura se encuentre entre 20 y 25ºC y la humedad relativa alcance el
30 %, aproximadamente.
La superficie para el almacenamiento de la madera se determina en función de la
producción estimada, de la capacidad y tiempo medio de los procesos, y de la
periodicidad de abastecimiento, entre otros. La superficie requerida para
almacenar madera se puede estimar con la siguiente relación:
M 
S =  × F
 A
Donde:
S
M
A
F
: Superficie requerida para almacenar madera (m2)
: m3 de madera a almacenar
: Altura de apilado (m), normalmente 6 m.
: Factor de calle para el manejo de las pilas de madera (1,5 y 2)
En recintos cerrados se deben mantener las condiciones de ventilación, ruido,
luminosidad y temperatura de acuerdo a los estándares establecidos para una
adecuada actividad laboral. Se debe contar con sistemas de extracción de virutas,
residuos de madera, polvo de lijado, entre otros, así como aislar las fuentes
emisoras de los ruidos de mayor intensidad, como es el caso de las cepilladoras y
moldureras.
11
5.2
Procesos de elaboración
La calidad de estos productos dependerá en gran medida de las condiciones de la
madera utilizada, la que debe presentar adecuadas aptitudes de trabajabilidad y
encolabilidad, entre otras.
En estudios realizados por INFOR, donde se analiza la trabajabilidad de la
madera de Pino oregón crecido en Chile, se observa que esta madera presenta
altos porcentajes de éxito en todos los ensayos de trabajabilidad, exceptuando el
cepillado y lijado, por lo que se recomienda en el cepillado determinar la exacta
relación entre la velocidad de avance de la madera y la velocidad de corte de la
máquina. Respecto al lijado, se recomienda, dada la densidad de la madera,
utilizar granos de lija más finos que 80 y 120 granos para desbaste y acabado
respectivamente, con el fin de disminuir la presencia de defectos que descalifican
la superficie.
5.2.1 Cepillado, aplanado y moldurado
Existen diferentes formas de clasificar los procesos de corte periférico. En
general, esto se puede realizar de acuerdo a las características del producto a
obtener.
La realización del cepillado antes del trozado facilita la detección de los defectos
así como la realización de cortes rectos y a escuadra.
Se conoce como plana o aplanado (Figura 5) el proceso por el cual se logra
enderezar o aplanar una cara para que sirva de referencia al resto de los
procesos de corte. Complementariamente se pueden aplanar los cantos
(canteado), para escuadrarlos respecto a la cara de referencia. También se puede
usar para desbastar una pieza.
Figura 5: Esquema de aplanado
Avance madera
Mesa de salida
Cabezal porta cuchillas
h
Mesa de entrada
Cuchillas
Fuente: INFOR
12
En general, la plana consta de una mesa de alimentación o de entrada, un
cabezal porta cuchilla y una mesa de salida. Ambas mesas son ajustables. La
superficie de la mesa de salida debe coincidir con la línea de corte de las cuchillas
del cabezal (figura 5) y la mesa de entrada tanto más abajo como sea la altura de
corte requerida.
Para aplanar el canto se debe utilizar una guía en la cual se apoya la cara de la
pieza ya rectificada. El desplazamiento de la madera debe ser estable sobre la
mesa durante todo el corte o de lo contrario se producirá una falta de planitud.
El cepillado o regruesado (Figura 6) es un proceso de corte periférico que tiene
como objetivo maquinar la contracara de la pieza de madera, determinando el
espesor o grosor final de ésta.
Figura 6: Esquema del cepillado
Cuchillas
Cabezal porta cuchillas
Rodillo estriado
Rodillo Lizo
Avance madera
Mesa
Fuente: INFOR
La calidad de la madera cepillada debe ser tal que no interfiera posteriormente en
el trozado o unión, es decir, caras y cantos paralelos y rectos, con dimensiones de
acuerdo a lo exigido.
La separación entre el inicio y final de la onda se denomina paso de corte (Pc).
Mientras mayor es el paso, este se hace más visible y viceversa, cuanto más
corto, más fina y lisa es la superficie trabajada (Figura 7).
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Figura 7: Relación entre el paso de corte y calidad superficial
Pc 1mm
Pc 2mm
Aumenta la calidad de la superficie
Disminuye la calidad de la sup.
Disminuye el rendimiento del filo
Aumenta en rendimiento del filo
El tamaño del paso de corte depende de la velocidad de avance de la madera con
que se trabaje, de la velocidad de rotación de los husillos1 y del número de
cuchillas de los mismos. La fórmula que relaciona estas variables es la siguiente:
 V × 1000 
Pc = 

 RPM × N 
Donde:
Pc
V
RPM
N
: Paso de corte (mm)
: Velocidad de avance (m/min)
: Revoluciones por minuto
: Número de cuchillas
Ésta relación indica que a menor velocidad de avance menor paso de corte y
mayor calidad superficial, sin embargo, el avance de la madera no puede variarse
indiscriminadamente, ya que con una muy baja velocidad de avance de la madera
las cuchillas ya no cortan, sino que se genera rozamiento entre estas y la madera,
disminuyendo la duración del filo. Con velocidades de avance demasiado altas,
resultan visibles las marcas de ataque de las cuchillas.
Para mantener la velocidad de avance constante, se requiere un dispositivo
mecanizado que asegure una alimentación de la madera uniforme durante el
maquinado de la pieza.
Se debe asegurar que todas las cuchillas trabajen efectivamente en una misma
órbita (Figuras 5, 6 y 7). Sí un cuchillo sobresale del resto, sólo éste producirá el
corte y de acuerdo a la fórmula, el valor de N será 1, lo que significa que para
mantener la misma calidad de corte se deberá disminuir la velocidad de avance,
para reducir el paso de corte (Pc).
1
Husillos: cavidad del porta-herramientas o cabezal en el que se colocan las cuchillas que realizan el corte.
14
El proceso de cepillado de cuatro caras (Figura 8) es el que realiza
simultáneamente el trabajo de la plana y de la cepilladora o regruesadora, es
decir, a medida que la madera avanza a través de la máquina se cepillan las dos
caras y los dos cantos, obteniendo una pieza dimensionada y escuadrada.
Figura 8: Esquema cepillado cuatro caras
En la fabricación de tableros alistonados utilizando piezas delgadas de madera,
que después del cepillado serán trozadas y ensambladas, el cepillado debe ser de
cuatro caras para evitar blocks descuadrados que causarán problemas
posteriores de elaboración. En el caso de utilizar piezas de anchos mayores, se
debe realizar un cepillado de sus dos caras, ya que posteriormente serán partidas
o dimensionadas al ancho, antes de pasar al proceso de enlistonado o moldurado,
según corresponda.
En el proceso de cepillado se deben medir constantemente los espesores y
anchos de las piezas de madera que se elaboran, ya que de ésta manera se
evitan posteriores diferencias en las dimensiones de los blocks, las cuales se
manifiestan en el proceso de ensamblado longitudinal. Un block con un espesor
menor al resto, puede soltarse en el cabezal fresador de la máquina finger joint,
alterando el proceso o desclasificando un blank por una unión defectuosa.
La aparición de superficies brillantes en el cepillado se debe a falta de filo en las
herramientas o inadecuada relación velocidad de avance v/s velocidad de corte, lo
que genera una defectuosa superficie para encolar al producirse una
compactación de las fibras en lugar del corte.
Una manera de medir la calidad superficial del cepillado es contando el número
de marcas o golpes (paso de corte) por unidad de longitud en la superficie de la
madera. La determinación de este valor se facilita pasando un papel calco sobre
la superficie cepillada. En general, con pasos de corte menores a 1,5 mm se
obtienen superficies adecuadas para la elaboración de tableros alistonados, lo
que equivale a alrededor de 17 marcas por pulgada.
15
En la tabla siguiente se presentan algunas recomendaciones de rangos de
valores para la calidad superficial y el uso o destino que se le dará a la madera:
Tabla a: Calidad superficial del cepillado
Marcas / pulgadas
Paso de corte (mm)
Uso
10 – 13
14 – 16
17 – 20
21 – 25
2,54 – 1,95
1,81 – 1,59
149 – 1,27
1,20 – 1,01
Madera estructural (madera laminada)
Calidad regular
Calidad buena (molduras)
Calidad muy buena (tableros, muebles)
5.2.2 Trozado de la madera
La sierra trozadora o trozador realiza un corte perpendicular a la dirección de la
fibra de la madera, obteniendo de ésta forma piezas de largos menores o blocks
que cumplen ciertas normas o criterios de clasificación. Generalmente, son
eliminadas las grietas, bolsillos de resina y nudos sueltos, entre otros.
Una línea de trozado consta, generalmente, de una mesa de alimentación de la
madera, máquina trozadora y correas de salida transportadoras de blocks (Figura
9) o productos de mayor largo como los cut stock.
Figura 9:Trozador manual y línea de trozado automatizada
Trozador manual
Fuente: www.stromab.it
Línea trozado automatizado
www.weing.com
La clasificación de los blocks se puede realizar antes, durante o después del
trozado. Sí se realiza antes, se debe marcar con lápices fosforescentes para
luego pasar al trozador que puede ser manual (operado por una persona) o
automático (que detecta las marcas). También existen scanners que detectan los
defectos por medio de cámaras de videos conectadas a un computador en la
máquina, éste los interpreta y envía las órdenes de corte a la sierra trozadora y
por último selecciona la dirección o correa de salida del block de acuerdo al grado
de calidad.
Otro sistema de clasificación considera que el operador o trozador, clasifica, troza
y selecciona la correa o buzón de salida del block. Esta forma de trabajo requiere
16
de operadores altamente calificados, ya que, al no tener esta calificación tienden
a disminuir su productividad, sobre todo al trabajar con muchos grados de calidad.
En algunos sistemas, la clasificación de los blocks se realiza después del trozado,
en una mesa giratoria. El trozador sólo se limita a cortar la madera sin clasificarla
aumentando su productividad, sin embargo, se requiere mayor cantidad de mano
de obra para clasificar la madera.
Idealmente, el trozado debería considerar el trabajar siempre en línea con la
máquina finger joint, sin embargo, esto no siempre es posible, produciendo
desvalances del flujo productivo por cambios de escuadrías o falta de
abastecimiento, lo cual debe suplirse almacenando los blocks en bins y pallets.
Independiente del sistema de trozado, los blocks o cut stocks podrían ser
transportados directamente a la máquina finger joint (en línea) o bien a mesas o
“chutes” de salida, donde son almacenados, ya sea en bins, pallet o jabas. En
estas zonas se requiere de gran cantidad de mano de obra, ya que el llenado de
pallet y jabas es manual. Los blocks deben caer suavemente en las mesas de
salida, de lo contrario pueden sufrir golpes que los descalifican.
Se debe considerar que al aumentar la velocidad de trozado se puede producir
una disminución de la calidad de los blocks, principalmente cuando se incluye un
nuevo producto o criterio de clasificación. Por lo anterior, se debe buscar
constantemente la forma de maximizar estas dos variables.
5.2.3 Unión de extremo Finger – Joint
El finger joint es un tipo de ensamble o unión entre las cabezas o extremos de
piezas de madera en las que se han perfilado dientes o dedos trapezoidales, que
generan una mayor superficie de contacto, a los que posteriormente se les aplica
adhesivo y presión para unirlas.
Las ventajas de las uniones finger joint son las siguientes: Permiten construir
piezas de madera en los largos requeridos, disminuyendo las pérdidas. Se
obtienen piezas de madera sin defectos (nudos, grietas, manchas y otros). Le
otorgan mayor estabilidad a la madera, minimizando las deformaciones en
servicio. Permiten recuperar madera corta y curva.
La elaboración de uniones dentadas o finger joint se realiza por medio de una
máquina compuesta principalmente por una fresadora, encoladora y prensa, tal
como lo muestra la Figura 10.
17
Figura 10: Máquina Finger Joint
Prensa
Fresas
Encoladora
Sist. Sujeción
del block
Descripción del proceso Finger Joint
a.- Alimentación de la máquina:
La alimentación de la máquina se realiza normalmente en forma manual, con el
objeto de rechazar los blocks que no cumplan las exigencias requeridas. Éstos
deben presentar características que permitan un correcto ensamblado. El
contenido de humedad debe ser el adecuado para el adhesivo a utilizar, los
blocks deben estar correctamente escuadrados en todos sus vértices, de
preferencia cepillados en sus cuatro caras.
Se debe definir la orientación con la que entrará el block en los casos que lleve
canto muerto, así como el grado de calidad del blank que se va a elaborar, es
decir, presencia o no de nudos, pecas, mancha azul, canto muerto, etc. Se deben
rechazar aquellos blocks que presenten nudos en sus extremos, ya que son
causa frecuente de ruptura de los dientes de la fresas.
El largo mínimo del block varía para cada máquina y estará definido por la
capacidad de sujeción para éste en el momento del fresado, así como por las
exigencias del cliente. Su valor mínimo varía generalmente entre 70 a 150 mm. El
largo máximo al igual que el mínimo, estará de acuerdo a la capacidad operativa
de la máquina.
b.- Escuadrado del extremo del block
El escuadrado se realiza con una sierra trozadora de precisión antes del fresado.
La mantención y regulación de esta sierra, junto con la verificación periódica entre
el ángulo que forma ésta con la mesa o rieles por los que se desplazan los blocks,
son muy importantes, ya que participan en gran medida en los defectos
aparecidos en las uniones dentadas.
Para el despuntado se aconseja una sierra con dientes de carburo de tungsteno
correctamente alineada y afilada, que ejecute un corte a escuadra. Se debe
18
considerar un paso de diente acorde con la velocidad periférica de la sierra, a fin
de obtener superficies de corte de finas terminaciones.
Se debe verificar periódicamente la relación a escuadra entre la sierra y la mesa o
rieles por los que se desplazan los blocks.
c.- Perfilado de los dientes o dedos del block
A continuación del escuadrado del block se realiza el fresado de los dientes. El
block debe pasar firmemente por la sierra y por el cabezal fresador. Generalmente
las máquinas poseen sistemas de sujeción neumáticos que evitan que el block se
mueva y genere mal perfilado de los dientes que posteriormente se traducirá en
una unión defectuosa (Figura 10).
Se debe asegurar una buena evacuación del aserrín, sobre todo en el segundo
cabezal para evitar contaminar el adhesivo o los dientes.
Las características de los dientes influirán notablemente en la calidad de la unión.
Algunos parámetros se muestran en la Figura 11.
Figura 11: Geometría de la unión Finger Joint
h
H
θ
P
E
t1
t2
L
Fuente: INFOR
Donde:
L
P
t1
t2
θ
h
H
E
: Largo del diente
: Paso
: Espesor punta del diente
: Espesor base del diente
: Angulo del diente
: Holgura de fondo del diente
: Hombro
: Espesor de la pieza
19
Basándose en el diagrama de la Figura 11, se pueden definir las siguientes
relaciones:
J = h / L = Juego relativo del diente
D = E / P = Grado de debilitamiento
A = t1 – t2 = Ajuste del diente (debe ser mayor o igual a 0,1mm)
Los valores que pueden alcanzar J, D y A dependen del uso de las piezas
ensambladas. En general, según los niveles de carga a que van a ser sometidos,
los valores pueden variar entre los límites que se indican en la siguiente tabla
(Norma DIN 68-140):
Tabla b: Largo de los dientes o dedos según el uso de la madera
Tipo de uso
Estructural
No estructural
L
(mm)
7,5 – 20
4,0 – 60
Pa
(mm)
2,5 – 6.2
1,6 – 15
H
(mm)
0,2 – 1.0
0,4 – 2.0
D
0,08 – 0,16
0,25 – 0,18
En general existen tres posibilidades de orientación de los dientes en relación con
la sección de la madera:
1. Verticales: El perfil del diente aparece sobre el ancho o cara de la pieza.
2. Horizontales: El perfil de los dientes aparece sobre el espesor o canto de la
pieza.
3. Inclinados: El perfil aparece a la vez sobre el canto y la cara de la pieza.
d.- Encolado de la unión de extremos (blocks-finger)
En la unión, los dedos o dientes del block, deben recibir adhesivo hasta la mitad
de su longitud (Figura 12), ya que entre dos block, se completa la unión,
empujando el adhesivo hacia adentro, al ser ensamblados. Si se aplica una mayor
cantidad de adhesivo este es desperdiciado, esparciéndose por el resto de la
máquina, pudiendo obstruir algunos elementos de transporte o sensores y
dificultando su limpieza y mantención. Una señal de que se ha aplicado el
adhesivo en su cantidad justa, es que la unión “revienta” por los extremos, pero
no por arriba.
El encolado debe efectuarse, en general, inmediatamente después del
maquinado, a fin de evitar las deformaciones de los dientes, como lo muestra la
Figura 12.
20
Figura 12: Encolado del dedo o diente
Dedo
Adhesivo
Block
La madera a ensamblar debe tener un contenido de humedad determinado por el
tipo de adhesivo que se utilizará y el destino final. El contenido de humedad de la
madera debe ser, en lo posible, igual a sus condiciones de servicio. Se debe
evitar que existan diferencias de humedad entre dos piezas a ensamblar,
aceptando como máximo 5 puntos porcentuales, para evitar que se produzcan
cambios dimensionales (contracciones e hinchamiento) muy importantes.
Para los adhesivos tradicionales de madera, los contenidos de humedad óptimos
se encuentran entre 8 y 10%, y en ningún caso debe exceder el 18%. En la
industria nacional se utilizan adhesivos sintéticos, principalmente del tipo PVA
(polivinilacetato), formulados especialmente para muebles y molduras, con muy
buenos resultados con maderas nativas y pino insigne. Para madera de grado
exterior se usa melamina-urea–formaldehido, PVA D4 o resorcinol-formaldehido.
e.- Ensamblado de una pieza compuesta por blocks
A continuación del encolado de los dientes del block, pasan a una cadena
transportadora de mayor velocidad que en el proceso anterior, siendo
preensamblados, alineados y cortados en los largos requeridos para luego entrar,
en forma continua a la prensa y constituir el blank.
f.- Prensado y salida de las piezas blank
Los blanks, preensamblados y dimensionados en el largo entran, impulsados por
rodillos, a la prensa. Aquí se les aplica presión, mediante cargadores, por ambos
extremos, evitando que se pandeen. Para mantener la posición de las piezas se
alinean a una guía lateral, la que dependerá del tipo de prensa.
La duración de aplicación de presión es un parámetro muy importante que influye
significativamente en la calidad de la unión. En general los ciclos de prensado
tienen una duración media comprendida entre 10 a 20 segundos.
21
5.2.4 Preparación superficies a encolar
Dependiendo de la línea de producción, de la calidad y del ancho de la madera,
ésta puede ser listoneada antes del trozado, con la finalidad de obtener un mayor
aprovechamiento. Cuando la calidad de la madera es buena y presenta mayores
distancias entre defectos (habitualmente nudos), conviene siempre listonearla y
luego trozarla (Figura 13).
En vigas laminadas la elaboración de la superficie a encolar se realiza a través de
un cepillado de buena calidad con una cepilladora regruesadora.
Figura 13: Diferencia de aprovechamiento con y sin listoneado previo
Trozado
Trozado con listoneado
Trozado
Trozado sin listoneado
Listoneado y trozado optimizado
Existen listoneras simples (una sierra) y modelos de varias sierras
(canteadora/listonera múltiple). Se componen de una mesa plana, un mandril
porta sierra, cabezales o rodillos de alimentación, mecanismo para regular la
altura de corte y guías para la alimentación de la madera. La construcción es
robusta, para evitar vibraciones y desvíos durante la operación.
La preparación de la cara o canto encolable, consiste en eliminar las
irregularidades superficiales de las piezas de madera que conformarán el
elemento. Uno de los parámetros importantes a controlar para obtener un buen
encolado es el escuadrado y las dimensiones de las piezas de madera. Cuando
se encolan dos piezas y la cara o canto de ésta no está completamente recto,
puede provocar una superficie de contacto irregular cuando se aplica presión,
sobre todo en maderas duras, apareciendo delaminaciones en las uniones del
elemento. Este tipo de defecto no es aceptable en los tableros y deben ser
reprocesados en la sierra partidora, eliminando las bandas o listones con uniones
defectuosas.
22
Los defectos más comunes que se presentan en la preparación de los listones
son:
- Conicidad: Esta puede producirse debido a un mal posicionamiento de la
madera contra la guía o bien, que la guía no está paralela a la línea de la
sierra.
- Mal escuadrado: Los listones no presentan sus cantos perpendiculares a sus
caras, que puede deberse a un desajuste o desalineado de la sierra respecto a
la mesa o a un mal posicionamiento de la madera contra la guía.
- Corte irregular: Problemas en la rectitud del corte pueden deberse a que la
sierra no está perfectamente perpendicular con los rodillos de presión, a un
destencionado de la sierra circular o a vibraciones del eje de la misma.
Se tiende a pensar que las superficies ásperas, no lisas, originan condiciones de
encolado de mejor calidad, sin embargo, diferentes ensayos sobre esta materia
han demostrado que no se logra una buena unión (Figura 14). Por otra parte, en
casos de superficies muy lisas, como las lijadas, sus cubiertas deben ser libradas
del polvo, lo cual afecta las propiedades de encolado de la madera.
Figura 14: Efecto de tipos de superficie a encolar
RESISTENCIA kg/cm2
238
Cepillado
224
Aserrada
210
Pulido
Lijado
196
Madera elaborada
182
3.5
7.0
10.5
14.0
18.5
PRESIÓN
kg/cm2
Fuente: INFOR 1991
5.2.5 Operación de Encolado
Luego de haber preparado las superficies de las piezas de madera a unir, estas
deben ser rápidamente pre – ensambladas, encoladas y prensadas, ya que los
cambios en la superficie de la madera, producto de tensiones internas o
contracciones, pueden provocar una adherencia defectuosa. Se recomienda que
el intervalo de tiempo entre la preparación de las superficies a encolar y el
encolado no debe ser mayor a 24 horas.
23
En estudios de encolabilidad en madera de Pino oregón crecido en Chile, INFOR
señala que con adhesivos de grado interior (PVA), tanto las uniones endentadas
como las uniones de canto cumplen la totalidad de los requisitos establecidos
para ensayos de flexión y tracción en la norma ASTM D5572. De igual manera,
cuando se probó un adhesivo de grado exterior en esta madera, éste cumplió
todas las exigencias para la fabricación de uniones endentadas, mientras que
para uniones laminares el test de elevada temperatura solamente satisface el
requisito de resistencia.
En la aplicación del adhesivo se deben respetar las condiciones del ambiente
(temperatura y humedad relativa) y de la madera (temperatura y humedad),
recomendadas para éste, las cuales influirán notablemente en la calidad de la
unión, produciéndose diferencias significativas al aplicarse en invierno o verano, o
en el centro o sur del país.
Para una correcta aplicación de la cola se debe considerar la influencia de
algunos parámetros que afectarán el resultado final del encolado, como son
(Bandel, 1991):
a.- Tiempo abierto: Éste es el intervalo de tiempo entre la aplicación o extendido
de la cola y el momento en que se aplica la presión máxima de prensado. En
general, a medida que aumenta el tiempo abierto, disminuye la resistencia final de
la unión, aunque esto depende de varios factores, como la porosidad de la
madera y otras características físicas, cantidad de cola aplicada, temperatura y
humedad del ambiente y de los materiales empleados, entre otros
b.- La madera y superficie a encolar: La facilidad de encolado varía según el tipo
de madera. Las duras con poros cerrados, presencia de sustancias resinosa y
grasas, son notoriamente más difíciles de encolar que maderas porosas y menos
densas. Estas últimas requieren de mezclas con mayor viscosidad para evitar una
excesiva penetración de la cola en la madera y deficiencias en el esparcido.
c.- Cantidad de cola o dosis adhesiva: Bajo cierta cantidad mínima de cola
aplicada, disminuirá el poder adhesivo de la unión, también disminuirá el tiempo
abierto lo que requerirá de un armado y cargado rápido de la prensa. Por el
contrario una cantidad abundante aumentará el poder adhesivo final, sin embargo
también aumentará el tiempo de fraguado en la prensa.
La aplicación del adhesivo se puede realizar manualmente con pincel brocha o
espátula. Sin embargo, resulta de vital importancia aplicar la cola con algún
sistema que tenga la capacidad de regular la dosificación en la cantidad
adecuada, en forma pareja y homogénea, como el esparcido por nebulizado o por
rodillos encoladores. Esto se traduce en importantes economías por menores
tiempos en los ciclos de prensado y menor consumo de adhesivos, así como un
menor desperdicio de cola sobre las máquinas, facilitando su limpieza y
mantención.
24
d.- Humedad de la madera y del ambiente: La humedad de la madera es un factor
de gran importancia en el proceso de encolado. Las maderas secas absorben
rápidamente el agua de la mezcla adhesiva, secando prematuramente las líneas
de cola, lo que requiere de tiempos abiertos más breves, sin embargo se reducen
los ciclos de prensado.
Con baja humedad ambiental los adhesivos en dispersión acuosa pierden agua
rápidamente, disminuyendo el tiempo abierto, por lo cual resulta conveniente
aislar las zonas de prensado para evitas diferencias de producción en diferentes
épocas del año.
La humedad ambiental condicionará fuertemente la humedad del adhesivo y de la
madera a encolar. Lo anterior se debe considerar principalmente en maderas
almacenadas varios días después del secado, en recintos abiertos y zonas de
climas húmedos como en la costa y el sur del país.
Las maderas húmedas retardan el proceso de formación de la película adhesiva,
extendiendo el tiempo de prensado. Si la humedad es excesiva no se efectuará la
adhesión. Diferencias de humedad mayores a un 5% entre dos piezas de madera
producirá problemas en el encolado, así como también la diferencia de humedad
en una misma pieza puede producir, con el paso del tiempo, delaminaciones
producto de contracciones no deseadas.
e.- Temperatura ambiente y de los materiales: Cuanto mayor sea la temperatura
ambiente, más corto será el tiempo abierto y a mayor temperatura de la madera y
de la cola, menor el tiempo de prensado. Lo anterior justifica la aplicación de calor
para el fraguado de los adhesivos.
Temperaturas muy bajas pueden impedir el encolado, si se realiza bajo la
temperatura mínima de formación de película. Esta temperatura varía según el
adhesivo desde –2 ºC a 15 ºC. Valores cercanos a estas temperaturas deben
considerarse en épocas frías y en los turnos de noche, ya que varían las
condiciones de calidades de las uniones adhesivas. En algunas circunstancias es
conveniente separar las mezclas adhesivas para trabajar en invierno y verano o
para el día y la noche. El fraguado en la prensa es el fenómeno por el cual, con la
eliminación del medio de dispersión del adhesivo, a través de la madera o la
atmósfera, las partículas que lo componen se unen entre sí para formar una
película homogénea y continua.
Encolado de vigas laminadas
Para la construcción de vigas laminadas, de uso estructural, se utilizan adhesivos
de grado exterior, que cumplan con la norma ASTM D-2559, como son resorcinol
formaldehído y emulsiones de isocianato. La combinación de urea-melamina
puede ser usada cuando el contenido de resina sólida de melamina es por lo
menos un 60% del peso total de la mezcla, y cumple con la norma ASTM D2559.
25
En este proceso es necesario tener estudiados los tiempos de las actividades, ya
que el encolado se debe realizar durante la vida útil de la mezcla adhesiva
previamente preparada. La duración de la vida útil o pot-life depende de varios
factores como por ejemplo de las condiciones ambientales, de la cantidad que se
aplique de catalizador o endurecedor y de las características (formulación) de
cada adhesivo en particular.
El espacio para esta actividad dependerá, principalmente, del tamaño de los
elementos a laminar, considerando además si los equipos son fijos o portátiles.
En la Figura 15 se muestra un sistema portátil (encolador manual), y un sistema
fijo (encoladora automática), pudiendo también utilizarse brochas para esta
actividad.
Figura 15: Sistemas de encolado vigas laminadas
Encoladora manual
Encoladora automática
Fuente: INFOR
La tabla c muestra condiciones generales para el uso de adhesivos de grado
exterior en la fabricación de elementos laminados.
Tabla c: Condiciones generales de dos adhesivos grado exterior para la
fabricación de vigas laminadas.
Variable
Adhesivo
Color
Temperatura ambiente (ºC)
Temperatura madera (ºC)
Humedad relativa del aire (%)
Humedad madera (%)
Esparcido adhesivo (g/m2)
Presión de prensa (kg/cm2)
Tiempo de prensa (h)
Tiempo total de fraguado (h)
1
Tipo de adhesivo según uso
Resorcinol formaldehído Isocianato + endurecedor1
(Exterior D4)
(Exterior D4)
Café oscuro
Blanco
18 – 20
18 – 20
15 – 22
15 – 22
60 – 70
60 – 70
8 – 10
8 – 10
450 – 500
250 – 300
10 – 14
10 – 14
8 – 10
1–2
24 – 48
24 – 48
Suponiendo entre un 5% a 10% de endurecedor.
26
Encolado de tableros alistonados
En los tableros alistonados, que en general se utilizan para la fabricación de
muebles, se utilizan adhesivos del tipo PVA (polivinilacetato). En otras
aplicaciones, como es el caso de tableros para encofrados y otros, las uniones
deben ser resistentes a la humedad, en estos casos los PVA son utilizados
agregándoles algunas sales metálicas y emulsiones poliméricas como
catalizadores y endurecedores respectivamente.
Durante el proceso de encolado (Figura 16), el extendido del adhesivo sobre las
superficies a unir, elimina el agua en determinadas condiciones ambientales,
formando bajo presión, una junta adhesiva uniforme y continua, obteniéndose el
encolado deseado.
Figura 16: Esquema de encolado tableros alistonados
Listón de madera
Mesa entrada
Mesa salida
Rodillo surtidor
Rodillo encolador
PRENSA
Adhesivo
Operador encoladora
Operador prensa
Fuente: INFOR
Las colas PVA en general son consideradas termoplásticas, esto significa que la
película adhesiva obtenida mediante la aplicación de calor se flexibiliza tomando
un aspecto plástico.
Las condiciones generales de aplicación de una cola PVA, PVA con catalizador y
PVA con endurecedor, se describen en la tabla siguiente:
27
Tabla d: Condiciones generales de tres adhesivos PVA para la elaboración
de tableros alistonados.
Tipo de adhesivo según uso
Variable
Temperatura ambiente (ºC)
Temperatura madera (ºC)
Humedad relativa del aire (%)
Humedad madera (%)
Esparcido adhesivo (g/m2)
Presión de prensa (kg/cm2)
Tiempo abierto (min)
Tiempo de prensa (min)
Tiempo total de fraguado (h)
1
2
PVA
(Interior)
18 – 20
15 – 22
60 – 70
8 – 10
150 – 180
5–7
8 –12
15 – 60
24 – 48
PVA +
Catalizador1
(Intermedio D3)
18 – 20
15 – 22
60 – 70
8 – 12
150 – 240
5–7
5 – 10
15 – 45
24 – 48
PVA +
Endurecedor2
(Exterior D4)
18 – 22
15 – 22
60 – 70
8 – 10
200 – 250
5–7
5–7
15 – 30
24 – 48
Suponiendo entre un 10% a 15 % de catalizador
Suponiendo entre un 3% a 5% de endurecedor (isocianato)
5.2.6 Prensado
Una de las etapas claves en la fabricación de estos productos es el prensado de
los elementos de madera que lo constituirán. El objetivo es mantener unidos entre
sí los listones durante el tiempo necesario para que la cola fragüe o adquiera el
grado de polimerización adecuado. El fraguado puede realizarse a temperatura
ambiente o aplicando calor.
La aplicación de presión se realiza sobre dos planos perpendiculares entre sí. El
plano perpendicular a las líneas de cola del elemento a unir tiene como objetivo
mantener los listones alineados, mientras que el plano paralelo a la línea de cola
es el encargado de transmitir la presión necesaria para consolidar la unión de las
piezas.
Existen diferentes máquinas para llevar a cabo el proceso, para cada uno de los
productos.
Para la fabricación de vigas o elementos laminados se utilizan prensas
discontinuas. El tipo de prensa a utilizar debe ser tal, que el elemento laminado a
fabricar resulte con la forma deseada. La forma y método de prensado depende
del tipo de producción, del espacio útil disponible en la fábrica y del rendimiento o
producción que se espera obtener.
El sistema de moldes y prensas está constituido en su diseño más simple por un
determinado número de escuadras, que servirán de guías y darán soporte a las
piezas. Las escuadras también se usan como prensas, y esta firmemente fijadas
a la base del piso de la fábrica, asegurando la forma al elemento laminado
(Figura 17).
28
Figura 17: Prensas vigas laminadas
Prensa manual de madera
Prensa hidráulica metálica
Prensas
Escuadra
Pistón hidráulico
Elemento laminado
Tensor
Madera
Tuerca
Golilla
Las más utilizadas son las que permiten la fabricación de dos o más elementos
laminados similares, en sólo una operación de prensado.
Para la elaboración de elementos laminados curvos, los moldes, en lugar de estar
empotrados al piso se empotran en canales hechas en el piso.
En prensas manuales, la presión se aplica por medio de pernos y tuercas que
ajustan los tensores (Figura 17). La presión es controlada a través de una llave
de torque.
El cálculo para obtener el torque necesario para cumplir con la presión
recomendada se obtiene a través de las fórmulas indicadas en la norma Chilena
Nº 2148, tal como se muestra:
F = Po × h × S
Donde:
F
Po
H
S
:Fuerza aplicada (N)
:Presión requerida en Mpa (Mpa = kgf/cm2 x 0.098)
:Ancho de la lámina prensada (mm)
:Espaciamiento de las prensas (mm)
29
 F × D × (π × f × D + k ) 
 × 0,10197
T = 
 2 × (π × D − f × K ) 
Donde:
T
F
D
K
F
:Torque aplicado (Kgf x m)
:Fuerza aplicada (N)
:Diámetro medio del perno, medido a mitad de la profundidad del hilo (m)
:Paso del hilo (m)
:Coeficiente de fricción (normalmente 0,2)
Para el prensado de tableros alistonados existen diferentes máquinas para
llevar a cabo el proceso, las que pueden clasificarse en prensas continuas y
discontinuas. Las continuas se utilizan generalmente para elaborar almas de
tableros alistonados cubiertos con una chapa (placa carpintera), ya que en su
mayoría no pueden ejercer presiones necesarias para lograr uniones de gran
calidad.
En general, para maderas de densidades del orden de 400 a 450 kg/m3, la presión
específica en la línea de cola debe ser de 5 a 9 kg/cm2 y para maderas duras se
aconsejan presiones de 8 a 12 kg/cm2. En prensas discontinuas, estos valores se
deben multiplicar por el espesor y el largo del panel y se correlacionan en el
gráfico dado por el fabricante para determinar la presión que debe marcar el
manómetro y que varía según el número de prensas utilizadas. También puede
utilizarse la siguiente fórmula:
P=
Donde:
P
Se
Pe
Sp
S e × Pe
Sp
: Presión en el manómetro (kg/cm2)
: Superficie a encolar (cm2)
: Presión especifica (kg/cm2)
: Suma de la superficie de los pistones de la prensa (cm2)
Fuente:Bandel 1991.
Las prensas para la fabricación de tableros alistonados comúnmente utilizadas en
el país son las discontinuas de tipo rotatorio (Figura 18 A), y las de radio
frecuencia (Figuras 18B y 19), correspondientes al método más recomendado
para grandes producciones.
En el caso de las prensas de radio frecuencia, los listones de madera,
previamente encolados, son puestos entre dos platos, los que están conectados a
un generador de alta frecuencia, siendo los electrodos encargados de establecer
un campo de corriente alterna de alta frecuencia en la línea de encolado mientras
se aplica la presión.
30
Figura 18: Prensa rotatoria discontinua y de radio frecuencia
A) Prensa discontinua rotatoria
B) Prensa continua de radio frecuencia
Fuente: ww.jamesltailor.com
La energía producida en este campo se transforma en el calor que fragua el
adhesivo. Una característica importante de este campo eléctrico es que sólo actúa
en la zona húmeda de la línea de cola, sin calentar la madera, a diferencia de
otros tipos de calentamiento que requieren mayores tiempos y energía.
Figura 19: Esquema y prensa de radio frecuencia automática
P
P
E
Fuente: www.weining.de
En la etapa de prensado se harán evidentes los defectos producidos por una mala
preparación de la madera, principalmente defectos de maquinado, humedad en la
madera y aplicaciones inadecuadas de adhesivo. Estos defectos, que provocan
delaminaciones, no se corrigen aplicando mayores presiones en los listones, ya
que esto produce que la cola tienda a desaparecer además de dañar la madera.
En prensas de radio frecuencia la selectividad de calentamiento de la línea de
cola se verá afectada por el contenido de humedad de la madera, la
homogeneidad de la capa de adhesivo y los espesores de los listones. Mientras
mayor sea el contenido de humedad de la madera, ésta absorberá una mayor
cantidad de energía calórica, en desmedro de la línea de cola, la que requerirá
mayor tiempo de fraguado. El exceso de humedad provocará desprendimiento de
vapor al calentarse la madera formando burbujas que diluyen la cola,
empobreciéndola. Si en la línea de encolado existen espacios de aire, producto de
31
una mala aplicación del adhesivo, se producirá un menor calentamiento respecto
a las líneas con aplicaciones homogéneas.
Para un calentamiento y fraguado parejo de todas las líneas de encolado del
tablero, éstas deben estar en estrecho contacto con los electrodos. Si existen
listones más delgados que otros, en estos se producirán líneas de encolado más
débiles.
Al salir de la prensa los tableros se ubican unos sobre otros, con delgados
separadores de madera o de material plástico, para evitar que se produzcan
uniones indeseadas entre sus caras y que al separarlo provoquen
desprendimiento de madera, así como para facilitar la manipulación en los
procesos posteriores de acabado.
Una vez que el tablero sale de la prensa se requiere de un tiempo de
acondicionado en un sitio cuya temperatura y humedad relativa se encuentren
muy próximas a la del sitio de encolado. La duración de este tiempo de fraguado
vendrá dado por el fabricante del adhesivo y permitirá alcanzar la resistencia
optima de las uniones encoladas y por consiguiente del tablero. En general, el
tiempo adecuado de almacenaje se encuentra alrededor de 48 horas a
temperaturas de 18 a 20 ºC.
5.2.7 Terminaciones
Esta etapa consiste en despunte o desbaste, canteado, cepillado y pulido del
elemento ya fraguado.
Una vez que la viga laminada tiene ya sus líneas de cola fraguadas se procede a
limpiar el adhesivo que a escurrido a causa del prensado; se corta al largo
requerido (despunte); se cepilla a las dimensiones especificadas; se efectúan las
perforaciones para las uniones (cuando son hechas en la fábrica) y se pulen las
superficies.
Para la operación de cepillado es conveniente usar una cepilladora de largos
superiores a las alturas promedio de los elementos a procesar. Los equipos fijos
hacen la operación de manera rápida, pero requieren más espacio. Es posible
hacer el recorte y el cepillado con equipos portátiles, pero emplean más tiempo y
no realizan un trabajo tan seguro y preciso, pudiendo ser a veces, la única
manera de cepillar elementos laminados de grandes dimensiones.
En la fabricación de tableros alistonados, las terminaciones se pueden realizar
una vez acondicionado éste o inmediatamente después de la salida de la prensa.
En términos generales, los tableros deben presentar ciertas características
superficiales, según la terminación exigida por el cliente. El cepillado y lijado final
tiene como objetivo eliminar las imperfecciones de maquinado que se presentan
en la superficie, como son: la presencia de ondas producidas por los cortes
periféricos o desigualdades entre listones luego del prensado. También el lijado
32
sirve para calibrar el espesor del panel, recomendándose sobrespesores de 3
mm. para absorber posibles irregularidades.
Después del lijado se pueden apreciar con mayor nitidez los defectos, ya sea de
maquinado o de calidad de la madera. Las delaminaciones o defectos de las
uniones encoladas pueden ser recuperados en la máquina partidora o rip saw, así
como los defectos que por su tamaño no pueden ser recuperados de otra forma.
Producto del rebaje que se realiza al lijar, generalmente aparecen o afloran
defectos internos de la madera no detectados en el trozado o en procesos
posteriores. Estos defectos son tratados con masillas especiales para madera o
con herramientas que permiten sacar el defecto y reemplazarlo por un trozo de
madera, generalmente en forma de “bote”.
Almacenamiento, empaque y despacho
Los productos deben ser almacenados en instalaciones donde existan
condiciones ambientales similares a las de fabricación.
Los elementos laminados deben ser almacenados para permitir el
acondicionamiento y completo fraguado del adhesivo, idealmente antes de
realizar el proceso de cepillado y lijado para proporcionarles la calidad superficial
final requerida por el producto.
Los tableros, una vez terminados, deben ser almacenados en posición horizontal
y dispuestos en bloques de no más de 30 unidades, aislados del suelo.
El empaque debe ser realizado de tal manera que no origine en su interior las
condiciones de las cuales se desea proteger a los productos
33
6. CONTROL DE CALIDAD DE LOS PRODUCTOS
La utilización de métodos de control de calidad permiten observar durante el
proceso de fabricación variaciones de la calidad de un producto, fijar límites
permisibles de variación y reducir al mínimo el número de piezas defectuosas. Al
tener un sistema de control de calidad, se pueden corregir oportunamente los
defectos que se producen en la manufactura, ya sean por mal ajuste de las
máquinas, calidad deficiente de los materiales, errores del operador, etc.
Cuando una empresa usa métodos normalizados de control de calidad tiene la
certidumbre de vender un producto cuyas características se mantienen dentro de
ciertos rangos de calidad.
Si la manufactura está organizada por secciones y el producto final de una es la
materia prima de la siguiente, el uso de controles de calidad deslinda las
responsabilidades, produciendo un mejoramiento de las relaciones entre
ingenieros, Jefes de departamentos y obreros.
6.1 Normas para el control de calidad
Normas para el control de calidad en vigas laminadas
ENSAYOS
NORMAS
Resistencia a la flexión de las uniones encoladas dentadas
ASTM 3110
ASTM D 2555 – 88
Resistencia de las líneas de adhesivo luego de inmersión en agua
UNE 56777-92 Parte 2
Resistencia de las líneas de adhesivo después de un ciclo de
UNE 56777-92 Parte 3
envejecimiento
Especificación standard para adhesivos utilizados para uniones de ASTM D 5751 – 95
láminas en productos de madera no-estructural
La fabricación de elementos de madera laminada es más complicada de lo que a
simple vista parece.
El éxito de una empresa de laminados depende del correcto uso de la madera, y
esto significa que ella debe ser clasificada correctamente de acuerdo a las
especificaciones de fabricación. Por lo tanto deberá existir personal que tenga
experiencia en la clasificación de madera.
Los adhesivos juegan un papel importante en la fabricación de madera laminada,
y deberá existir personal que domine el uso, aplicación y conocimiento de las
variables que son inherentes al adhesivo a usar.
34
El control de las operaciones debe estar a cargo de un técnico que conozca el
proceso y las maquinarias que en el se emplean. El encargado del control de
calidad, ya sea una persona o un departamento, debe tener la facultad de
rechazar un elemento de madera si no cumple con las normas de fabricación.
Las causas de falla de un elemento laminado son: una fabricación incorrecta,
mala elección del adhesivo empleado, defectos de la madera, parchado, y el uso
de elementos metálicos de unión que originan separación de las fibras en el
elemento.
Es imposible reparar una línea de cola una vez que ella ha fallado, ni aún con un
reencolado. Un método de reparación es el de reatornillar las laminas en o cerca
de la falla de la línea de cola, siempre que ella esté cerca de las láminas
exteriores. Si esto es imposible se procederá a reforzar el elemento laminado con
una platina de acero o colocando una mayor cantidad de láminas.
Normas para el control de calidad en tableros alistonados
ENSAYOS
NORMAS
Standards Specification for adhesives used for finger joint in
ASTM D 5572-95
nonstructural lumber products
Standards Specification for adhesives used for laminate joints in
ASTM D 5751-95
nonstructural lumber products
Resistencia de las líneas de adhesivo luego de inmersión en agua UNE 56777-92 Parte 2
Resistencia de las líneas de adhesivo después de un ciclo de
envejecimiento
UNE 56777-92 Parte 3
Resistencia al esfuerzo cortante de las líneas de adhesivo
UNE 56777-92 Parte 1
Contenido de humedad
UNE56775-92
Densidad
UNE 56774-92
Absorción de agua con hinchamiento luego de inmersión total
UNE 56776-2
6.2 Inspección visual
En la fabricación de elementos laminados toda la producción debe ser
inspeccionada visualmente. Lo anterior implica la verificación de: dimensiones;
forma curvatura y sección transversal; tipo calidad y ubicación de las uniones de
canto, cara y extremos; clasificación por aspecto, etc. El tipo de adhesivo y
continuidad y espesor de las líneas de cola, la cual debe tener un espesor entre
0,05 mm y 0,25 mm. Si esto no se cumple debe investigarse el proceso de
producción con el fin de tener la certeza de que el elemento cumple los
requerimientos exigidos al producto. La separación de las láminas (delaminación)
debe ser evaluada en longitud y profundidad, a fin de tener la certeza de que sus
magnitudes no afecten la integridad estructural de la pieza en una cantidad mayor
35
que los defectos permitidos para el grado de calidad de las laminas
comprometidas.
En la fabricación de tableros alistonados, los listones antes de ser encolados para
entrar a la prensa deben ser ordenados por un operador en la posición que
llevarán dentro del tablero, es aquí donde el operador debe mirar a través de los
cantos y entre los listones, observando que no pase luz entre éstos, lo que
indicará que los cortes se encuentran rectos y que existe buen contacto en la
sección.
El tablero al salir de la prensa debe presentar las líneas de cola “reventadas”,
formando un pequeño cordón continuo de adhesivo a lo largo de toda la línea de
cola.
6.3 Pruebas de taller
Para probar la calidad de las líneas de cola, mediante un método sencillo y rápido,
se puede realizar el siguiente ensayo: al salir de la prensa, en la etapa de
terminación (formateado del tablero), se toma una muestra de varios tableros, o
también, un tablero completo, seleccionado al azar. La inspección se realiza
cortando una o más secciones (muestras) en forma perpendicular a los planos de
cola, de alrededor de 5 cm de ancho. Esta sección debe ser ubicada sobre una
superficie dura y lisa, en donde cada línea de cola será probada mediante golpes
de martillo a un formón romo de forma paralela al plano de cola (Figura 20), hasta
romper la muestra. Cada plano de cola debe ser inspeccionado, para comprobar
que la rotura de la muestra fue a través de la madera y no por la línea de cola.
Figura 20: Esquema de la prueba del formón
Línea de cola
F
Malo
Formón romo
Línea de cola
Línea de cola
Bueno
36
6.4 Evaluación de la unión adhesiva
Extracto de la NCh 2148 Of98 “Madera laminada encolada estructural - Requisitos
e inspección”
Ensayo de cizalle a través del adhesivo
a.- Alcance: Determina la resistencia al cizalle en la línea de encolado y el
porcentaje de falla de madera en el área cizallada. Este ensayo debe ser usado
para evaluar adhesivos antes de usarlos en la producción y para el control diario
de uniones de láminas y de cantos.
b.- Resumen del método: El método se basa en someter a cizalle el plano de
encolado con una carga de dirección paralela a las fibras de la madera que se
incrementa gradualmente, hasta llegar al punto de falla de la probeta.
c.- Aparatos de ensayo: La máquina de ensayo debe ser capaz de medir las
cargas de rotura con una precisión de ± 5N y aplicarlas con una velocidad de
carga de 0,6 mm/min ± 25%. La forma y el procedimiento de ensayo se describen
en la NCh 976.
d.- Probetas: Cada probeta se debe marcar de modo que se pueda identificar el
elemento del cual fue cortado. En la Figura 21 se presenta la forma y dimensiones
de la probeta a usar.
Cuando el elemento tenga seis o menos líneas de cola se ensayarán las líneas
exteriores y una central y cuando tenga más de seis se ensayarán a lo menos
seis incluyendo la línea central.
Figura 21:Probeta de cizalle (Dimensiones en milímetros)
P
Línea de cola
19
6
50
19
50
50
6
50
e.- Procedimiento: Medir la altura y el ancho de la superficie encolada que se
someterá a cizalle, con un mínimo de dos mediciones tomadas en los extremos
37
de dicha superficie. Aplicar la carga según NCh 976 y registrar como carga
máxima Q, a la cual se obtiene la falla de la probeta.
g.- Requisitos: El promedio de los valores de resistencia a cizalle de las probetas
ensayadas a evaluar: la calidad de un nuevo adhesivo, la efectividad de la
combinación de adhesivos, la eficacia del encolado de las láminas o de los
cantos, debe ser igual o mayor que 6,7 MPa.
El promedio de los porcentajes de falla de madera en el área cizallada, calculado
con todas las probetas ensayadas debe ser igual o mayor que 70 %, tanto para
adhesivos de uso interior como aquellos de uso exterior.
h.- Interpretación de los resultados: Las probetas que tengan valores de
resistencia menores que el promedio requerido y presentan valores de madera
fallada iguales o mayores que 75 %, pueden ser excluidas del cálculo del
promedio total. Sin embargo, no más de un 20 % de las probetas ensayadas
pueden ser excluidas, para un grupo previamente definido. En este caso se deben
seleccionar probetas adicionales en una cantidad no superior a la correspondiente
del grupo original, de acuerdo a NCh 44.
6.5 Ensayo ciclo de delaminación
a.- Alcance: Este ensayo describe un método para medir los efectos de la
intemperie sobre las líneas de encolado, simulados mediante un ciclo acelerado
de exposición al medio ambiente, en muestras extraídas de elementos laminados
con adhesivos de uso exterior.
b.- Resumen del método: Las muestras provenientes de uniones de láminas y de
uniones de extremos deben ser representativas de la producción. Ellas deben ser
extraídas de elementos estructurales ya fabricados o de productos especialmente
fabricados durante el proceso productivo. Las probetas se someten a un ciclo de
vacío-presión e inmersión en un autoclave, seguido de un secado de corta
duración en estufa.
c.- Aparatos de ensayos: Un autoclave para soportar una presión de 0,5 Mpa,
equipado con una bomba de vacío capaz de producir un vacío de 500 mm de
mercurio en el interior del autoclave y una bomba u otro dispositivo que permita
obtener 0,5 MPa de presión.
Una estufa capaz de proveer y mantener una temperatura de hasta 70 ºC, a una
humedad relativa comprendida entre 8% a 10 % y una velocidad de circulación
del aire interior de 2,5 m/s.
d.- Probetas: La probeta debe ser representativa de la calidad producida en las
líneas de encolado, pero no es necesario que ella contenga todas las líneas de
encolado de un elemento determinado. Cada probeta debe tener una altura no
superior a 150 mm, para elementos de altura no superior a 150mm, la altura de la
38
probeta debe ser igual a la altura del elemento. Se tomará una longitud constante
de 75 mm para estas probetas, ver Figura 22.
Figura 22: Probeta para el ciclo de delaminación
75 mm
Probeta para el ciclo
de delaminación
e.- Procedimiento: Etapas del ciclo de vacío-presión.
- Pesar y registrar el peso de cada probeta con una precisión de un gramo
- Colocar las probetas en el autoclave y colocar pesos sobre ellas para
mantenerlas sumergidas.
- Introducir agua con una temperatura comprendida entre 18ºC y 30ºC hasta
que las probetas estén totalmente sumergidas.
- Separar las probetas de modo que todas sus cabezas estén libremente
expuestas al agua.
- Aplicar un vacío de 500 mm de mercurio y mantenerlo durante 30 min.
- Suspender el vacío y aplicar una presión de 0,5 ± 0,04 Mpa, durante 2 horas.
- Secar las probetas durante 10 horas con un flujo de aire a 70ºC, una
humedad relativa de 8% a 10% y una velocidad de 2,5 ± 0,3 m/s. Cuando la
velocidad del flujo de aire no puede ser medida con precisión, la probeta debe
secarse hasta una disminución de 12% a 15% de su peso original, durante un
tiempo comprendido entre 10 a 15 horas, a una temperatura constante de
70ºC. Las probetas deben ubicarse durante el secado a una distancia de 5 cm
entre sí, con sus cabezas paralelas a la dirección del flujo de aire.
- Cuando el peso de la probeta ha bajado entre un 12% a 15% del que tenia al
inicio del ensayo, se retira de la estufa y se miden y registran las
delaminaciones que se presentaron en las líneas de encolado de las cabezas.
Deben registrarse las áreas con uniones débiles ocasionadas por la presencia de
nudos u otras características que pueden afectar los resultados. Estas zonas no
deben ser incluidas en el cálculo de los porcentajes de delaminación.
Las probetas pueden separarse con formón para evaluar la calidad del encolado
en el interior de la probeta. Un encolado débil ocasionado por falta de presión o
fraguado prematuro se caracteriza por una apariencia lustrosa de la superficie
encolada.
Debe incluir, además, notas aclaratorias toda vez que los resultados de los
ensayos sobrepasen el porcentaje de delaminación crítico, igual a 5%.
39
H.- Requisitos: Para probetas de un control diario de la producción: si la
delaminación observada en cada probeta después del ensayo excede de 5%,
todo el ciclo debe repetirse. La delaminación medida y registrada al final del
segundo ciclo no debe exceder de 10% en cada probeta.
Para probetas de ensayos de adhesivo o ensayos de certificación: la
delaminación después del primer ciclo no debe exceder de 5% en cada probeta.
7. GENERALIDADES: PRODUCTIVIDAD, COSTOS Y COMERCIALIZACIÓN
En términos generales, en elementos laminados el valor de la madera representa
el principal costo de fabricación, alrededor de 50%. Se debe considerar, entonces,
que dependiendo de la calidad de ésta, la pérdida por conceptos de elaboración
fluctúa entre un 30% y un 50%. El costo del adhesivo respecto al precio base
fluctúa entre un 2% a un 6% con PVAs y urea formaldehído reforzada; y entre un
12% a 17% con fenol resorcinol formaldehído.
Dentro del proceso de elaboración del tablero alistonado, el trozado juega un
papel muy importante en el aprovechamiento de la materia prima madera, ya que
principalmente de esto depende la rentabilidad del negocio. El grado de
aprovechamiento dependerá en esta etapa de la calidad de la materia prima
madera y de la tecnología empleada. El aprovechamiento para Pino radiata varía
entre un 60% a 90%, valores menores a éstos hacen difícil la sustentabilidad del
negocio.
En ensayos realizados en madera de Pino oregón crecido en Chile, en piezas de
22 x 120 x 3.100 mm, (clasificada como común 2 y mejor, según Norma WWPA),
se reportan valores de 22% de aprovechamiento a block clear, en tanto que al
aplicar un listoneado antes del trozado en la misma madera, este valor aumenta a
33%. Basándose en estos valores se hace necesario buscar la utilización de la
madera que no califica para block clear, ya sea por la elaboración de productos de
segunda calidad o por una línea paralela de elaboración de otros productos de
menor valor. En este sentido se puede destacar del ensayo antes mencionado
que cuando se utilizó otro criterio de calidad, como por ejemplo un block con una
cara clear, los valores aumentaron a 36% sólo al trozar y a 61% al listonear y
después trozar.
Por lo anterior, es de vital importancia una buena preparación de los operadores
de trozado y la supervisión constante de su accionar, ya que un concepto errado
en la calidad de los blocks, puede significar en un turno de trabajo una importante
pérdida de madera difícil o imposible de recuperar.
Las líneas de trozado, con máquinas optimizadoras o automáticas, son de alta
tecnología y elevado costo (US$50.000 a US$150.000). Su utilización se justifica
en empresas con grandes volúmenes de producción y en donde la materia prima
madera sea de buena calidad, ya que de esta forma se accede a mercados de
productos con mejores precios, generalmente de madera clear.
40
Se debe considerar que un operador que troce o que marque puede manejar de
buena manera tres o cuatro criterios de clasificación, en tanto que una mayor
cantidad puede traducirse en una disminución de la productividad.
Teóricamente, si la alimentación y el avance de la madera en el proceso son
constantes y no varía con la escuadría del block, la productividad expresada en
m3/hora sería superior para las escuadrías mayores. Por lo anterior, la
productividad se expresa de mejor manera en metros lineales / hora, sin embargo
en la práctica su rango varía considerablemente debido a que hay escuadrías que
son más fáciles de trabajar.
La productividad promedio de un trozador manual es de aproximadamente 340
metros lineales por hora hombre. Con escuadrías mayores la productividad
disminuye debido a que al operador se le dificulta manipular la madera,
ocurriendo lo contrario con escuadrías menores.
En una línea de trozado con marcación previa y trozador optimizador se obtienen
producciones cuatro a cinco veces superior a la línea con clasificación y trozado
manual, consiguiéndose sobre un 5 % más de aprovechamiento de la madera.
En el proceso de Finger Joint existen muchas variables que influyen en la
productividad, como son, tiempos muertos de la máquina, el largo promedio del
block, velocidad de alimentación y escuadría.
La calidad de la materia prima se verá reflejada en el largo promedio de los
blocks, que influirá notoriamente en la productividad del proceso. La capacidad de
procesamiento de la máquina se expresa por el número de blocks que es capaz
de procesar por minuto. En máquinas de alta producciones este valor fluctúa entre
100 a 120 blocks/minuto.
En el prensado de los tableros, las prensas rotatorias son las más recomendadas,
por ser fáciles de usar y mantener. La productividad de estas prensas varía de
acuerdo al número de secciones y es de aproximadamente 0,63m2/hora-sección.
Para producciones mayores es recomendable el método de radiofrecuencia.
La madera de pino oregón es altamente cotizada en los mercados mundiales, lo
cual da seguridad para fomentar la masificación de tales plantaciones en Chile.
Las empresas que cuentan con madera de Pino oregón, producen hoy día
principalmente madera aserrada, perfiles y molduras, para el mercado chileno.
Estas empresas probablemente incrementaran su volumen de producción en el
futuro, y se interesaran en explorar nuevos mercados como por ejemplo el de
Estados Unidos.
Las principales empresas en Estados Unidos que están involucradas en la
producción o distribución de madera de Pino oregón se basan casi
exclusivamente en la madera clasificada por grados estructurales. Estas
empresas no serían un apropiado canal de distribución para los productos de Pino
41
oregón provenientes de Chile. Solo algunas de estas empresas estarían
interesadas en participar de muy pequeños programas de madera de Pino oregón
proveniente de Chile.
Los productores y distribuidores de madera por grados de apariencia y productos
secundarios, tales como molduras, pisos y paneles, son en Estados Unidos
empresas relativamente pequeñas. Sus ventas típicas consisten en cargas
altamente mezcladas, consistente de piezas de tamaños y grados de apariencia
distintos. A causa de esto, es virtualmente imposible para los productores de pino
oregón chileno proveer directamente al usuario final en EEUU., razón por la cual,
los productos deben ser vendidos a través de importadores, preferentemente
importadores-distribuidores, quienes se encargaran de la acumulación de los
productos para abastecer de los pedidos mezclados tanto a los clientes
industriales como al menudeo.
42
8.
BIBLIOGRAFIA
•
Asociación de Investigación Técnica de las Industrias de la Madera y Corcho.
AITIM, 1994 Guía de la madera: un manual de referencia para el uso de la
madera en arquitectura, construcción, el diseño y la decoración. España,
AITIM. 572p.
•
BANDEL, A. 1991. Adhesivos y tecnología del encolado en la industria de la
madera. Milano:Nuova Grafica Duelle. 288p.
•
CHILE FORESTAL,1997. Ficha forestal, Pino oregón. Revista Chile Forestal.
Nº252: 12-17. 60p.
•
Departament of the Environment, 1977. A Handbook of Softwoods. Her
majesty’s stationery office. Inglaterra.
•
DEVLIEGER S.,F.; CUEVAS, H.; INZUNZA, L. 1986. Efecto de las variables
de debobinado en pino oregón y ciprés lusitanico. Universidad Austral de
Chile. Facultad de Ciencias Forestales. Bosque vol.07, n.2, pp. 115-120
•
DÍAZ-VAZ O.,J.; CUEVAS, H.R. 1981. Características físicas y mecánicas de
Pseudotsuga menziesii. Universidad de Chile. Facultad de Ciencias Físicas y
Matemáticas. IX Conferencia interamericana sobre tecnología de materiales.
[Santiago, Chile. 9-12/NOV/1981] v.2. pp.711-715.
•
Díaz-Vaz O., J.; Cuevas, H.R. 1987. Características físicas y mecánicas de
Pseudotsuga menziesii en: IX Conferencia Interamericana sobre Tecnología
de Materiales. Santiago, Chile. 9-12/11/1981]. Santiago, Chile. Universidad
de Chile. Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas. v.2 pp.711-714
•
HOFFMANN J., A. 1983. El árbol urbano en Chile.
Fundación Claudio Gay. 253p.
•
JUACIDA P.,R.; RAMÍREZ, J.; INZUNZA, L. 1986. Antecedentes sobre secado
artificial de pino oregón (Pseudotsuga menziesii). Bosque 07(2):103-113.
•
INFOR-CONAF, 1998. Monografía de Pino oregón: Pseudotsuga menziesii.
Santiago, Chile. 143p.
•
NCh 173, Of73 “madera – terminología general”
•
NCh 2151. Of89 “Madera laminada encolada estructural – Vocabulario”.
•
PÉREZ G.,V.A. 1982 Propiedades mecánicas y asociadas del pino oregón
(Pseudotsuga menziesii) crecido en Chile. Santiago, Chile, INFOR. División
Industrias. Informe Técnico nº 85. 17p.
Santiago, Chile.
43
•
PÉREZ G.,V.A. 1991 Manual de madera laminada. INFOR. Manual n.11.
Santiago, Chile, INFOR. División Industrias. 307p.
•
SCHNEIDER A.,C.E. 1984. Estudio de permeabilidad en madera de pino
oregón (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco) y ciprés (Cupressus lusitanica
Mill.) crecido en la zona de Valdivia. Valdivia, Chile, Universidad Austral de
Chile. Facultad de Ciencias Forestales. 48p.
•
WOLFF ,J.M. 1989. Utilización de pino oregón (Pseudotsuga mensiezii (Mirb.)
Franco) en la fabricación de tableros de partículas de uso externo. Valdivia,
Chile, Universidad Austral de Chile. Facultad de Ciencias Forestales. 63p.
44
9. ANEXO
45
Anexo
GLOSARIO
46
GLOSARIO
Adhesivo: Sustancia que se aplica entre dos elementos y que los mantiene
unidos por contacto superficial.
Blank: Pieza de madera cepillada obtenida a partir de blocks unidos por sus
extremos, generalmente mediante “Finger Joint”. Dimensiones nominales:
espesores de 22 a 70 mm; anchos de 45 a 145 mm; longitudes de 1,20 a 2,00 m.
Block: Pieza de madera de largo variable, entre 15 y 35 cm, producidas a partir
del saneado (eliminación de nudos, bolsas de resina y otras imperfecciones) de
piezas de mayor longitud. El largo consignado se aplica al sistema de unión
americano, pudiendo ser menor en el sistema alemán. El block de primera calidad
no presenta médula, en tanto que el de segunda calidad puede presentar.
Cantos: Superficies planas menores y normales a las caras, paralelas entre sí y
al eje longitudinal de la pieza de madera.
Contenido de humedad (CH): Cantidad de agua contenida en la madera,
expresada en porcentaje de su peso seco.
Cut Stock: Pieza de madera sin nudos, seca, cepillada en sus cuatro caras. De
diferentes medidas, 50 cm largo mínimo.
Encolar: Operación de esparcir una cola o un adhesivo sobre la superficie de una
pieza de madera.
Escuadrar: Maquinar una pieza de madera de modo que sus caras planas
formen entre sí ángulos rectos.
Disposición de las Fibras: Disposición, en dirección longitudinal, de los
elementos constitutivos de la madera.
Unión de extremos (Finger Joint): Unión (ensamble) de extremos de piezas de
madera a las que se han perfilado dientes o dedos trapezoidales, a los que se les
aplica adhesivo y presión para formar la unión con otra pieza con las mismas
características.
Humedad de equilibrio: Estado en el cual el contenido de humedad de la
madera no varía, si se mantiene constante la temperatura y humedad relativa del
medio ambiente.
Humedad relativa: Es la relación entre la cantidad de vapor de agua contenida
en un volumen determinado de aire y la mayor cantidad posible de vapor de agua
que pueda hallarse en ese mismo volumen de aire a la misma temperatura.
47
Listón: Pieza de madera de caras paralelas cuyo ancho es inferior al doble del
espesor.
Madera anhidra: Madera libre de humedad (0% CH), a la cual se ha extraído toda
el agua libre (lumen celular) y el agua ligada (pared celular).
Madera elaborada: Pieza que ha sufrido cualquier proceso de maquinado
posterior al aserrado, tal como el cepillado y moldurado.
Moldura: Pieza de madera cepillada con un determinado perfil transversal:
revestimientos, tinglados y machihembrados, pisos, pilastras, guardapolvos,
esquineros, y varios para otros usos, incluyendo decorativos.
Perfil: Pieza prismática de sección constante que se fabrica en serie por
procedimientos industriales diversos. Cada una de los tipos se caracteriza por la
forma y dimensiones de su sección.
Tableros Alistonados (Edge glued panels): Son los formados por listones de
madera (bandas o strips) unidos por sus cantos por medio de la aplicación de un
adhesivo y presión. Los listones pueden ser de longitudes iguales o diferentes, sin
embargo, el espesor y ancho debe ser igual dentro del mismo tablero.
Vigas Laminadas (Glued laminated timber): Producto que resulta al unir piezas
de madera mediante un adhesivo, por sus caras, extremos y cantos, para formar
elementos no limitados en escuadría ni en longitud y en los que las fibras deben
quedar longitudinalmente entre sí y que funciona como una sola unidad
estructural. El producto final puede ser un elemento de recto o curvo, de sección
constante o variable.
48