Máquinas para Fabricación de Paneles

Existen en el mercado una serie de equipos que están diseñados para fabricar paneles encolados de canto, sean estos finger o no, de banda ancho fijo o variable, o bien para postes (squares). Un caso especial lo presentan las vigas laminadas, que presentan grandes longitudes y en ocasiones, estas son curvas.

Elegir el equipo adecuado debe considerar, aparte del tipo de componente encolado (postes o paneles), la escala de producción, la cantidad de formatos distintos y en ocasiones la especie, como se verá más adelante.

Prensas (Press, clamps)

Las máquinas adecuadas para este tipo de trabajo se conocen como prensas. Hablando en forma genérica, una prensa consiste en una estructura donde se posicionan las piezas encoladas a ensamblar, un sistema para aplicar presión lateral y superior y un medio para extraer el agua del adhesivo y dejar actuar lo que se conoce como sólidos, es decir la resina que garantiza la unión permanente de los componentes.

Las prensas frías (glue reel, clamp carrier)

Una primera división de estos equipos son las Prensas Frías, como las Taylor, Doucet, Quick o Lobo. Consisten en una automatización bastante primaria de lo que hace un carpintero o artesano en su taller al ensamblar su madera. Se trata de un cuerpo que está compuesto de un set de brazos con mandíbulas (jaws) que son ajustables, tanto en la separación entre ellos, como en su apertura, para acomodarse al formato del panel. Estos brazos están premunidos de un tornillo sin fín y una tuerca, la que acciona las mandíbulas para que se cierren sobre el canto del panel. Por experiencia se sabe que la presión es suficiente cuando la cola exude de forma pareja hacia afuera de las caras del panel. Previo a la presión lateral, baja un prensor superior que evita que el panel se reviente producto de la presión lateral. Cuando una corrida de brazos se llena, un sistema rotatorio hace avanzar otra corrida hacia el operador para ser cargados. En este tipo de sistema el adhesivo se libera del agua al difundirse esta dentro de la madera. Se requiere un tiempo aproximado de una media hora a una hora para poder retirar los paneles. Por tanto, las prensas tienen una gran cantidad de corridas de brazos, tal que pase suficiente tiempo para que el adhesivo frague hasta un 60 o 70% de su potencial. Prensas entre 20 y 40 secciones son suficientes.

La presión lateral puede ser neumática o hidráulica, en tanto la superior es casi como norma neumática.

Ejemplo de trabajo en prensa fría

 Prensa de Radio Frecuencia (RF o Radio Frequency Gluers)

Las prensas RF son más rápidas en curar (secar)  el adhesivo que las prensas frías. La velocidad depende de lo que lo que se conoce como "generador" de RF, que es un componente electrónico formado por condensadores, bobinas, capacitores, etc., formando un arreglo como se muestra en el esquema inferior:

Típicamente, los generadores para prensas paneleras tienen potencias que van desde los 10Kw a los 40Kw. Cada Kw permite curar 100 pulgadas cuadradas de línea de cola en un minuto.

Para imaginar como la radio frecuencia cura el adhesivo, es bueno recordar el horno microondas casero y se obtiene un buen ejemplo. Los alimentos se calientan porque tienen agua en su interior. Al aplicarse la energía (RF), esta pasa a través de las moléculas de agua haciendolas vibrar cada vez más rápido, hasta 2.500.000 de veces por segundo, provocando fricción entre ellas. Esta fricción se transforma en calor, lo que en definitiva evapora el agua. Técnicamente hablando, el campo electromagnético inducido por el generador mueve las moléculas de agua en una dirección, pero apenas las moléculas se orientan en una dirección determinada, el campo eléctrico se invierte, con lo que todas las moléculas de agua giran en otra dirección. Estos cambios de dirección se suceden tan rápidamente que se produce una agitación molecular que resulta en calor. Abajo se muestra un esquema de diferentes espectros de ondas, donde se aprecia la ubicación de la RF:

En el caso de las prensas para madera, aparte de los sistemas de presión (lateral y superior), los sistemas de control y los sistemas de carga y evacuación de los paneles, estas son construídas con dos placas de diferente polaridad eléctrica en la parte superior e inferior. Cabe recordar que la madera a pegar tiene las líneas de cola orientadas de forma vertical y que el adhesivo contiene agua. De esta forma, al iniciarse el ciclo de RF, la energía circula entre este dípolo conducida por el agua del adhesivo y el proceso es como se describe en el ejemplo del horno de microondas.

Hay varias etapas en el ciclo para sacar una camada (horneada) de paneles:

1. Encolado de los componentes afuera de la prensa, por medios manuales o automáticos. 
2. Ubicación de los componentes en la mesa de armado, en la medida que han sido encolados.
   
3. Trasladar los componentes encolados en el sector de prensado, via un empujador electromecánico, ya sea que este empuje o retroceda (Push in and out) o con un sistema en que existe una cadena continua. 
4. Ciclo de prensado automático, compuesto por: 

• Presión superior 
• Presión lateral 
• Presión superior suelta levemente (ciclo de respiro) 
• Presión lateral máxima 
• Presión superior máxima 
• Se conecta la RF por un lapso de tiempo, dependiendo del espesor y n° de láminas (*)
• Se liberan las presiones 
• Se evacúa el panel en el sentido opuesto si ya hay otro preparado.

(*) El comportamiento de la RF debe observarse al prensar los primeros paneles y ajustarse de acuerdo a esa observación. No hacerlo implicaría un curado insuficiente si el tiempo es corto o bien pérdida de productividad si ya la RF está aun actuando, pero no tiene más agua que eliminar o eliminar el resto tomaría demasiado tiempo.

Ejemplo de trabajo con una máquina RF

(haciendo squares o postes)

 

Prensas de platos calientes (hot press, thermal oil press)

Hay otro tipo de prensas que en lo físico se parecen mucho a concepto de construcción de una RF, pero  el vehículo para generar la temperatura de curado del adhesivo es o aceite térmico o vapor. Estas son máquinas más lentas, del orden de 2/3 menos que una RF, y provocan calentamiento por contacto de la madera, generando grietas superficiales. Son muy sensibles a los alabeos y cuesta más dejarlas a punto.

Consideraciones importantes para las prensas RF

• El aseo en cada turno y a conciencia es de suma importancia para evitar eventos que pudieran tomar un tiempo productivo importante para resolverlos. Una prensa desaseada es propensa a producir lo que se conoce como "arcos de radio frecuencia". Estos arcos son un corto circuito que quema la madera y la placa de aluminio inferior, la que debe desmontarse para ser reparada antes de continuar trabajando. Un arco grande puede incendiar la madera.
• Para facilitar la limpieza es aconsejable usar un "producto desmoldante", que impide que la cola se adhiera muy firmemente en el metal, el cual es una mezcla química inerte, de consistencia viscosa, que es aplicado con rodillos y brochas sobre las partes de la máquina expuestas al adhesivo. Una empresa química puede dar una buena recomendación sobre que producto sería adecuado. Se puede hacer una formulación casera con cera virgen y se obtiene un buen sustituto.
• Excesos de potencia en el generador también pueden provocar arcos. 
• Una carga demasiado grande de cola también puede provocar arcos.
•  Algunas maderas duras, como la lenga en el caso chileno, presentan dificultades para ser ensambladas en prensas RF. Pareciera que ciertas especies de latifoleadas tienen contenidos minerales en su constitución y ello aumenta su conductividad eléctrica al punto de hacer que ello sea un problema. Por otro lado, es mucho más difícil secar madera duras de forma homogenea, condición que hace que en una misma tabla existan más de 3% de diferencia en el contenido de humedad. Esto también genera problemas.
• En específico, el contenido de humedad ideal en la madera es de un 7%, con un máximo de 9% y una diferncia absoluta de ésta entre los componentes no mayor a 1%.
  
• Algunos adhesivos deben ser readecuados para usarse en prensas de RF. La empresa proveedora deberá agregar sales, normalmente de alumnio, con el objeto de aumentar su conductividad eléctrica.
• Un ciclo de prensado a mesa llena con 1" de espesor debiera tomar unos 2,5 a 3min Se entiende por ciclo de prensado como las acciones comprendidas por el encolado, armado de la cama, posicionamiento del material en la prensa propiamente tal, prensado, curado, liberación de presión y evacuación del panel.
• El generador de radio frecuencia es muy similar a un generador de radio FM. Estos deben estar bien sintonizados y, de no estarlo, producen encolados defectuosos. Contar con un buen técnico de radio comercial puede ayudar a solucionar algunos problemas en estas máquinas.
• Una prensa RF es exigente en cuanto a la condición de la madera a pegar. Los alabeos excesivos, un calibrado no uniforme, maderas con humedades sobre el 10 o 12%, línea de cola refractaria (vidriosa)  o mal preparada, etc., son elementos que si están presentes, generarán problemas. 
• Una carga de adhesivo adecuada está entre los 32 y 36 libras por 1000 pulgadas cuadradas de unión. Esto se puede conseguir con un buen control de procesos y un rodillo encolador regulable en su carga.

 

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Máquinas para Latinoamérica

Jaime García R. - Trayectoria Profesional

Competencias Profesionales

Profesional con 30 años de experiencia en la industria maderera. Ingeniero Forestal (U Austral) y Diplomado en Ingeniería Industrial (U de Concepción). Gerente de producción y operaciones de importantes plantas de muebles, molduras y aserrío de Chile. Amplio conocimiento de los procesos madereros, selección de equipos y temas mecánicos asociados a ellos. Comprensión de las técnicas de afilado y buena formación en el diagnóstico de operaciones con funcionamiento sub estándar. Habilidad para detectar, proponer y mejorar flujos de producción e identificar restricciones operativas y cuellos de botella. Buenas habilidades de comunicación e interacción con personas. Breve participación en misiones de ventas con Arauco, pero amplio conocimiento en mercados y productos. Buen dominio escrito y hablado del inglés.

Experiencia Profesional

ASERRADEROS ARAUCO S.A. (2007 a hoy)

Jefe Proyecto en Aserradero Coronel, Ex Norwood S.A. Modificación aserradero de alternativas por uno de sierras huinchas. Valor US$ 1.200.000. Jefe de Proyectos en Aserradero Horcones II. Cambio del rotador de trozos para la línea principal. Valor US$ 330.000. Jefe de Proyectos en Aserradero Cholguán. Mejora del baño antimancha y línea sierra huincha gemelas (twin). Valor US$ 350.000. Jefe de Proyecto Aserradero Coronel. Cambio de lay out de la línea de cepillado por US$ 162.000. Jefe de Proyecto Remanufactura Cholguán y Mariquina. Instalación y comparación de dos marcas de Scanner para líneas de trozado automático, para decidir la compra de una marca para las 5 remanufacturas del Complejo AASA. El desarrollo ha consistido en el diseño y ejecución de pruebas de terreno que permitan comparar ambos equipos. Proyecto de US$ 6.000.000 de inversión una vez definidos los equipos

NORWOOD S.A. (2002 a 2007)

Gerente de Producción para el aserradero y la remanufactura. Producto principal madera Select y EGB para USA.

ASERRADEROS ARAUCO S.A. (2000 a 2002)

Aserradero La Araucana. Gerente. Aserradero de sierras huincha productor de madera clear para USA y basas para Japón.

Planta de Remanufactura Horcones. Gerente. Desde la etapa de implementación del proyecto hasta funcionameinto de régimen. Planta altamente tecnificada, productora de molduras sólidas y finger joint para USA. Paneles para Corea.

CENTEC S.A. (1990 A 1995)

Gerente de Operaciones. Desde al etapa de proyecto hasta el funcionamiento de régimen. Planta de componentes de muebles para el mercado de USA. 400 personas.

FORESTAL ARAUCO S.A. (1987 a 1990)

Jefe de Producción Aserradero Escuadrón. Primer exportador de blocks y cutstock clear para el mercado de USA. 180 personas.

MUEBLES FOURCADE S.A. (1980 a 1987)

Jefe de Planta. Primer exportador de muebles en pino radiata RTA (ready to assemble). Empresa con cadena de distribución propia en todo el país. 350 personas.

Edgardo Zárate - Trayectoria Profesional

COMPETENCIAS LABORALES

Ingeniero Civil en Industrias Forestales de la Universidad del BioBio, con vasta trayectoria como Jefe de Planta , Jefe de Operaciones, Jefe de Planificación y Control de la Producción en importantes empresas forestales del país. Amplia experiencia en la gestión de operaciones, en el desarrollo e implementación de proyectos, en la definición e implantación de sistemas de planificación, y en el control de gestión. Probada capacidad en el incremento de factores operativos crítico y en la formación y desarrollo de equipos de trabajo, entre otros.

EXPERIENCIA PROFESIONAL

CAMBIUM SA 2009

Empresa chilena, dedicada a la administración y explotación forestal.

Ingeniero asesor Enero a Mayo 2009

Participación en la elaboración del plan estratégico de producción y ventas a implantar en la nueva empresa brasilera SOLIDA BRASIL MADEIRAS LTDA (Rio Negrinho, Estado de Santa Catarina), ex instalaciones de MASISA que ahora son propiedad de GFP (Global Forest Partners).Esta empresa consta de aserradero, planta térmica y de cogeneración, y una planta de remanufactura. GFP quien también fuera propietaria de Foresal BioBio y Norwood en Chile, contrata los servicios de Cambium para participar de la puesta en marcha de la empresa mencionada.

BLOCKS & CUSTOCKS SA Concepción, 2007 a 2008

Empresa chilena, dedicada a la fabricación de productos remanufacturados de madera para la exportación.

Jefe de Operaciones Mar.2007 a Sept 2008

Administración operativa de toda la fábrica, incluyendo los departamentos de mantenimiento, producción, control producción, planificación, control calidad y prevención de riesgos. Esta planta está orientada a la fabricación de molduras, paneles sólidos y finger joint. Personal a cargo 200 personas.

NORWOOD SA Concepción, 2002 – 2007

Empresa forestal chilena, parte del holding de Forestal Bío-Bío, dedicada al aserrío y elaboración de productos de madera, tanto para venta nacional como la exportación.

Jefe de Planificación y coordinación Mayo 2004 – Enero 2007

Responsable de planificar y coordinar la actividad comercial y productiva de la instalación, desde el abastecimiento de trozos y hasta la salida de los productos secos remanufacturados, pasando por la planificación del aserradero, secado y remanufactura.

Jefe de planta remanufactura Sept 2002 – Abril 2004

Administración productiva de la planta de remanufactura, la que junto al aserradero y planta térmica conforman la fábrica. Esta planta se orientaba principalmente a la fabricación de productos sólidos sin nudos, denominados Selects. Otros productos eran los paneles sólidos y algunos productos finger joint como blanks, boards y molduras. 250 personas a cargo.

ASERRADEROS ARAUCO S.A.

Planta de Remanufactura Cholguan Yungay, 2001 – 2002, Jefe de planta Julio 2001–Agosto 2002

Planta de Remanufactura Horcones Arauco, 1995 – 2001, Jefe de planta Dic 1998–Junio 2001, Jefe de área Elaboración Julio 1997–Nov 1998, Jefe de planificación y control de la producción Julio 1995–Julio 1997

Paneles Encolados de Canto (Edge Glued Panels): Fabricación de Línea de Cola, modalidades y diferencias

Los paneles encolados de canto (PEC o EGP por sus siglas en inglés), son estructuras de madera sólida, formados a partir de componentes individuales de variado ancho y con espesor y largo único (cutstocks) o finger joint que se unen por los cantos para conformar una unidad de ancho mayor, auto soportante y homogénea, que es la materia prima para otros productos de mayor valor agregado.

En su gran mayoría son componentes para muebles, aunque también se usan en la construcción, pasando a llamarse Edge Glued Boards (o EGB), los cuales son un caso particular de PEC con uniones finger, ya sea de cara o canto. El único mercado para este panel es USA y el mayor volumen que se transa tiene dimensiones estandarizadas de 1” de espesor (19mm real) x 4, 6, 8, 10 y 12” de ancho (real de 89, 140, 191, 242 y 292mm) y 4.880 o 6.180 mm de largo (16.o 20’). Los formatos en muebles son variados y sus dimensiones dependen del diseño de cada unidad. Un caso especial son los paneles Corea, que son demandados libres de nudos (clear) y finger joint por la cara o canto, con láminas, bandas o lamelas iguales en ancho, en un formato casi único de 18 x 910 x 2.300mm. El mercado Japonés también demanda paneles finger joint con uniones finger a la vista por la cara, pero la diferencia con el mercado Coreano radica en un mayor número de formatos y en exigir una construcción con madera radial (quarter sawn), lo que implica un proceso productivo diferente al de los paneles Corea, mercado que requiere de paneles construidos con madera floreada (flat sawn). Existe también un mercado de panel España, con variados formatos y con grano o construcción mayoritariamente radial. En su proceso productivo se asimilan a los paneles del mercado Japón.

Equipos para fabricar la línea de cola

Las opciones para generar la línea de cola dependen del mercado objetivo y ello determina el equipo necesario para fabricarla. Así, se pueden usar los siguientes equipos y herramientas:

• Moldurera

• Opción 1: la línea de cola se hace en los ejes verticales. Es usado en componentes de muebles para el mercado norteamericano y para los paneles Corea. No es necesario cepillar las caras. En el caso de las bandas finger, se debe cuidar dejar como apoyo el mismo plano de referencia que tuvieron las finger joint.

• Opción 2: la línea de cola se hace en los ejes horizontales y casi no debiera ser necesario trabajar con los ejes verticales, salvo en las bandas con finger joint, donde sería quizá deseable uniformar el ancho por posibles desfases. Al final de la máquina se deben colocar sierras que definirán el futuro espesor del panel y lo que antes de ellas era cara, pasará a ser cantos. El resultado final son entonces bandas giradas, cuyo número depende del ancho inicial del componente y del espesor del panel requerido. El resultado son bandas con fibra o grano radial. Esta es la modalidad que permite producir paneles Japón (con cutstock finger joint) o paneles España (con cutstock sólidos).
  

• Sierras partidoras (ripsaws)

• Opción 1: con máquinas provistas de una sola sierra. Tal es el caso de las marcas Diehl y Mattison, las que se diferencian en que las primeras tienen la sierra saliente desde abajo de la mesa de trabajo y las segundas por encima de ésta. Ello genera una diferencia adicional, dado que para que la sierra pueda salir desde abajo debe haber dos cadenas paralelas, en tanto que si la sierra viene desde arriba hay una sola cadena con una muesca para que la sierra no toque el metal. Estas diferencias hacen que los ajustes en las máquinas Diehl sean más críticos que en las Mattison, lo que hace que muchos usuarios prefieran las segundas.

Ambas máquinas tienen productividades bajas, ya que la operación se basa en la experiencia y ritmo del operador y cada corte significa un movimiento de la guía en busca de la calidad correcta en el sentido del ancho. Este sistema funciona muy bien con madera de ancho variable, la caul mientras más ancha, mejor es la productividad. Una máquina de estas puede entregar unos 4 a 6m3 de producto terminado por turno en madera de pino.

• Opción 2: con máquinas provistas de 2 a 4 sierras, todas móviles o bien una o dos de ellas móviles, complementadas con luces laser. Son usadas con mayor frecuencia en maderas duras o latifoliadas (hardwoods) para la fabricación de muebles, en un concepto de partir primero (rip first) y trozar después. Siempre ha existido la polémica de que es más conveniente; si trozar primero (cross cut first) o partir primero. Se han realizado numerosos estudios al respecto, con resultados favorables a ambas modalidades. Desde mi punto de vista, hoy en día, el mejor resultado depende más de la productividad, ya que los rendimientos de la materia prima son similares. Así, un sistema que use ancho variable y sierras múltiples posicionables, como Barr-Mullin, Mereen-Johnson, Paul o Raimann dan el mejor escenario productivo, asociados a trozadores optimizados.

Las sierras más adecuadas son de diente trapezoidal plano paralelo, de 300mm de diámetro, de B = Espesor de Corte = 4,2mm y Z = n° de dientes = 36.

• Lijadoras.

La línea de cola con lijadoras es la que menos se usa, pero entrega una calidad superficial excepcional, muy apta para el encolado. Es un buen método para dar línea de cola a componentes que serán encolados por la cara, como postes o patas de cama. Tiene como desventaja que cada componente se debe pasar dos veces, ya que como norma las lijadoras que se compran son sólo de una cara. Para hacer línea de cola por los cantos sólo debiera usarse en pequeñas partidas, para reforzar la producción o como una forma de solucionar parcialmente un problema de falla en el equipo principal.

Consideraciones

• Al hacer línea de cola con cuchillos es de suma importancia obtener una superficie adecuada para que el adhesivo penetre en la madera y se consiga una buena unión mecánica y química (fuerzas de Van der Waals). Por superficie adecuada se entiende un sustrato libre de aceite. Las mesas de la moldurera son lubricadas permanentemente y el exceso de aceite puede contaminar la parte inferior de la banda.

• También es importante considerar que los principios de corte que rigen una superficie para una moldura o un componente de muebles no son los mismos que para una línea de cola. No se puede aplicar igual número de golpes por pulgada. Usar la misma cantidad genera un sustrato refractario al adhesivo, con apariencia de vidrio. Esto conduce a uniones débiles y fallas en uso. Por lo tanto es recomendable estudiar una nueva relación de número de cuchillos y velocidad, de tal forma de conseguir una superficie opaca, exenta de brillo. Incluso pudiera ser necesaria la aplicación de un contrafilo en los cuchillos, hecho en el taller de afilado.
  

• La técnica del jointeado debe aplicarse con mucho cuidado. Un exceso de jointer hará que el cuchillo tenga la punta muy gruesa y generará taloneo y superficie vidriosa.

• Se deberá poner especial atención al correcto posicionamiento de las órbitas de giro de los cabezales, según sea el caso, respecto las guías y cabezales verticales o de las mesas y cargadores y cabezales horizontales. En ambos casos se debe asegurar la absoluta tangencia entre ambos planos usando la técnica del chequeo del roce del cuchillo sobre un fierro patrón apoyado en el plano de referencia (guías, mesas o zapatas).

• Como una manera de mejorar la estabilidad dimensional del panel, se debiera tomar la precaución de alternar la orientación de los anillos. Es decir, si una banda se deja con las curvas de los anillos anuales hacia abajo, la otra debe quedar con sus curvas hacia arriba, y así sucesivamente. Ello ayuda a compensar las tensiones que se generan en la madera.

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La Finger Joint

Finger Joint tipo horizontal

Este es otro de los equipos que ayudan mucho a los resultados de la empresa. Dependiendo del nivel de automatización, la finger joint será una opción de recuperación o una máquina de alta producción y parte vital del proceso. En el caso de las plantas de muebles, lo normal es que sea usada para aumentar el rendimiento de la materia prima, incorporando piezas endentadas en componentes que no van expuestos a la vista, típicamente costados de cajón y repisas interiores. En el mercado asiático (Corea y Japón) los muebles están diseñados con tableros conformados por bandas o lamelas con finger joint y posteriormente encoladas de canto. Y en el mercado de las molduras el finger es la mejor forma de conseguir un producto homogéneo en calidad, ya que en este mercado por lo general no se admiten nudos.

Con las posibilidades de uso así descritas, las máquinas finger joint serán más lentas o manuales en el caso de las plantas de muebles y muy rápidas en el caso de los paneles Asia o molduras.

Un sistema de producción finger joint consiste en una estación que posee herramientas de corte (sierras y fresas), un implemento para el encolado y un sistema de presión o prensa. Para una máquina básica, que posee todos estos elementos en “batch” o desconectados entre si, la productividad es baja. Con 4 personas (una en la entrega de Blocks, otra a cargo de la fresa, un tercero en el encolado y un último en la prensa), es posible conseguir unos 1.700metros lineales (ml)/turno de 8 horas.

En el otro extremo, el de las máquinas integradas, es posible conseguir hasta 19.000 a 20.000ml/turno de 8 horas (10 veces más) con 5 personas (tres en la alimentación y dos en la prensa).

Obviamente que los niveles de inversión son muy distintos. En el primer caso, el costo del estos equipos es de unos US$ 50.000 a US$ 80.000. Las máquinas más productivas cuestan del orden de US$ 300.000 a US$ 450.000 (5 veces más).

Respecto de cómo se ejecuta la unión o diente, hay dos modalidades: 1) el diente se hace por la cara y 2) el diente se ejecuta por el canto. La forma de unión (cara o canto) responde a un diferente origen de los equipos. Las máquinas con finger cara eran europeas y las con finger canto, norteamericanas.

Ejemplo de máquina con finger por la cara

Ejemplo de máquina finger por el canto

Hoy en día se ha popularizado el finger canto y las máquinas para finger cara prácticamente se han dejado de producir. Las razones son las siguientes:

* El largo mínimo del Block es mayor en una finger por cara (180mm contra 115mm), lo que afecta el rendimiento de la materia prima.
* La productividad de una finger por cara (en ml/turno) es menor con materia prima de 5/4” (38mm verde en bruto y 33,3mm seco cepillado), con igual número de personas. Con materia prima de 4/4” las productividades se acercan más.
* Los ajustes de este tipo de máquinas son más complejos, ya que cuentan con más elementos móviles y tienen mayor cantidad de sensores de posición.
* Las programaciones de los PLC son más complejas.
* Los niveles de inversión son similares.

Ejemplo de diente finger joint de 4mm y ejecutado por canto

Rendimiento
Debido a la necesidad de bajar los costos de operación, la industria fue disminuyendo paulatinamente el largo del diente. Por decenas de años y hasta los 90 era usual que el diente tuviera 10mm de largo. A finales de los 90 se implementaron los dientes de 6mm y en el 2000 se consagraron los dientes de 4mm o mini finger. Hoy sólo hay dientes muy largos en la industria de las vigas laminadas, por razones de resistencia estructural de la unión. Estos dientes pueden ser hasta de 20mm.

Una planta que usaba dientes de 10mm tenía un rendimiento en la finger joint de 91,3% aproximadamente. Al pasar a 4mm el rendimiento subió a 95%, lo que grafica la importancia de reducir la longitud del diente.
 

Variables productivas
 Con largos promedio de block inferiores a 200mm, los operadores son cuello de botella, en tanto que con largos promedio mayores es la velocidad de la prensa, expresada en ciclos por minuto, lo que limita la capacidad de producción. Es normal que una máquina rápida pueda entregar hasta unos 10 ciclos/min.

La velocidad a la que corren los Blocks es de 80, 120 y hasta 180 perros (dogs o lugs)/min.

Las herramientas 
La primera herramienta de la máquina es la sierra trozadora, en el área de trozado. Es vital que estas sierras estén bien escuadradas para que la sierras escuadradoras de la finger no deban corregir problemas. En una finger joint normalmente se usa una sierra de diente alterno, con Z = n° de dientes = 36. Esta empareja las testas de los Blocks, preparándolos para el fresado. Un despunte normal es de máximo 3mm.

En secuencia, sigue la sierra incisora, que es la que prepara la posición, profundidad y calidad del hombro que ejecutará la fresa.

La herramienta más distintiva de una finger joint es la fresa. Tal como el desarrollo del finger por la cara o finger por el canto, las herramientas también tuvieron un desarrollo europeo y norteamericano. En Alemania, las finger se implementaron con cuerpos de fresas apilables, en tanto que en Estados Unidos se popularizaron los cabezales portaherramientas con dientes apilables, uno a uno. Este fue el sistema preferido por la industria, puesto que los elementos de corte están sujetos a accidentes (quebraduras) y al romperse un diente de una fresa todo el cuerpo debe ser cambiado. En tanto en el sistema norteamericano solo los dientes quebrados son los que se deben reemplazar. Las diferencias de costo son apreciables.

Se debe estudiar en conjunto con calidad, cual es la duración aceptable de las herramientas en n° de Blocks o turnos de operación. Lo normal es que sean las fresas las que duren menos y en esa condición, sean ellas las que determinen el cambio de la totalidad de las herramientas. La frecuencia dependerá de la especie, determinado esto por su densidad, el contenido de resina, la abrasividad, la velocidad de trabajo, etc. Es normal que una fresa dure hasta 6 y 9 turnos en pino radiata.

Herramienta Finger Joint tipo Norteamericano

Herramienta Finger Joint tipo Europeo

Los ajustes

Sin lugar a dudas, una finger joint es una máquina que no es fácil dominar. Requiere de mucho método, experiencia y paciencia para llegar a ser experto en ella. Hay muchos ajustes que son necesarios para conseguir una unión satisfactoria. Y eso, más que con ningún otro tipo de máquinas en una planta de remanufactura, y el buen resultado es un trabajo de equipo entre operaciones, mantención y el taller de afilado. Los ajustes y comprobaciones más habituales son:

* Primero que todo, la máquina debe estar bien nivelada y todo su cuerpo debe estar en un paño de concreto único.
* La unidad dosificadora de Blocks debe estar bien coordinada con la velocidad de la cadena.
* Se debe comprobar que la sierra escuadradora está, valga la redundancia, escuadrando. Es decir, que al usar una escuadra de talón esta cierra bien en ambos de los sentidos posibles de los Blocks.
* La sierra escuadradora debe tener un desahogo adecuado, para evitar que genere corte poroso.
* La sierra incisora debe coincidir exactamente con el punto de corte del hombro de la fresa.
* La presión adecuada del diente debe aprenderse de forma empírica, sin adhesivo, hasta conseguir un calce adecuado que permita a los Blocks auto soportarse, pero no debe quedar tan apretada que reviente o agriete la madera o expulse el adhesivo con la presión de la prensa. Esto es el resulado de la combinción correcta en el ajuste de la sierra escuadradora y las fresas.
* La presión superior de los pulmones debe ser ajustada en forma muy metódica y exacta (1)
* La presión del piano, la parte donde se produce la traslación de las puntas del Block entre un grupo de herramientas y otro, debe ser aprendida también.
* La velocidad de la transferencia debe coordinarse muy bien con la velocidad de avance. Es frecuente que una mala regulación aquí produzca frecuentes detenciones de la máquina por “trancones” de los Blocks.
* La regulación del controlador del adhesivo debe ajustarse en flujo y tiempo, lo que depende del ancho del Block y de la velocidad de trabajo.
* En la prensa lo importante es ajustar muy bien la presión, para lo cual hay curvas que relacionan el espesor con el ancho de la madera, con lo que determina la presión requerida. Estas son bastante exactas, pero en la práctica los operadores no las respetan y terminan cerrando las uniones con presión excesiva. Lo correcto es que si la unión no cierra, se deba revisar la presión de diente en seco (sin adhesivo).
* Ajustar bien los topes de la prensa, lo que depende del ancho de la madera.

(1) Un mal ajuste de estos elementos puede entregar Blocks con dientes cortos o bien las fresas pueden llevarse los Blocks por falta de presión y destruirse.

Adhesivos  
Normalmente el adhesivo más usado por la generalidad de los fabricantes es un PVA (polivinil acetato o PVA glue) con un contenido de sólidos superior a un 40% y una viscosidad de alrededor de los 3.000 centipoises.

Aplicaciones especiales usan adhesivos diferentes como el Resorcinol para las vigas laminadas, debido a la alta resistencia contra los agentes patógenos derivados de la humedad que presentan estos adhesivos. Sin embargo su uso genera dificultades particulares como la alta con tamincaión de la máquina, es especial de los aplicadores de adhesivo.

Rutinas importantes
Aparte de las mantenciones programadas, el aseo de una finger joint es crucial. Este debe ser turno a turno y durante la operación la cantidad de adhesivo debe ser cuidadosamente ajustada para evitar que el exceso se pegue en las partes móviles de la máquina. Una vez por semana o cada 15 días se debe profundizar el aseo, destapando el sector de los engranajes para retirar el exceso de adhesivo. En ocasiones la cantidad acumulada es tanta, que la cadena se llega a resentir por ser alongada por esta costra.

La lubricación automática de la cadena debe ser constantemente revisada para estar seguros de que está funcionando correctamente. La vida útil de la finger es función de la buena mantención de la cadena y sus contra cadenas o carreras. Elementos como estos debieran durar unos 10 años o más, si se les pone especial atención.

El escuadrado de los perros es otra actividad importante para asegurar Blanks rectos. Si comienzan a salir Blanks con alabeos, se debe detener la máquina y proceder a cuadrar los perros mal ajustados. Esto puede tomar de 0,5 a ¾ de hora, lo que es un gran porcentaje de tiempo en un turno. Se debe tener en cuenta que los perros se desajustan por accidentes (“trancones”), por lo que contar con operadores calificados es crucial.


El factor invierno
En climas fríos o en aquellos lugares donde la temperatura baja a niveles de 4 o 5° C, se puede producir un fenómeno adverso llamado “punto blanco” o “chalk point (punto tiza)”. Esto es un deterioro de las propiedades del adhesivo tal que no cumple su función y los Blanks se despegan. Se manifiesta como una mancha lechosa sobre la superficie de la máquina y de la madera, que finalmente va tomando la apariencia de una pintura. Se ha sabido de varios desastres productivos derivados de esta condición.

Para reducir el efecto de este problema, es recomendable conversar con la química proveedora y contar con un adhesivo “para verano” y uno “para invierno”, el cual es manipulado para resistir mejor los efectos del frío.

Sin embargo, la mejor solución es proteger o aislar del frío el contenedor de adhesivo (Tote) y la “olla” o contenedor desde donde está siendo bombeado el adhesivo al peine encolador. También se debe encontrar medios que suban la temperatura de los fierros y el medio ambiente inmediato de la máquina, como ventiladores a gas con aire forzado, por ejemplo.


Comentarios finales 
Llegar a dominar una finger joint es materia de experiencia, de prueba y error. Normalmente, una finger con operadores no formalmente capacitados tiene un bajo factor de servicio, del orden de 60 a 70%. Es decir produce unos 10.000 a 12.000ml/turno si es una finger de 180 perros/min.

Es, por tanto, muy caro llegar a niveles óptimos de operación por si mismos dentro de la planta. Y probablemente no se consiga nunca. Cuando se invierte en una finger joint, es importante considerar en el proyecto un monto de inversión para capacitación. Esto nunca se hace y finalmente, por no poder alcanzar los resultados o por tener reclamos de calidad, se procede a contratar posteriormente los servicios de expertos. Muchas veces las máquinas ya presentan daños en ejes o cadenas y se debe incurrir en costos de mantención prematuros y elevados.

Asesorarse en una buena inversión y ayuda a llegar a los objetivos planteados en tiempos y costos menores. 

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El trozado en las plantas de molduras y muebles

El trozado es un proceso de importancia clave en los resultados económicos de la empresa. Considerando que la materia prima madera pesa entre el 65 y 80% de los costos de un producto, es fácil coincidir en que este proceso debe ser constantemente monitoreado por la gerencia y la supervisión de la planta. Es importante determinar de forma precisa el rendimiento que se tiene por cada calidad de materia prima que entra al proceso y determinar cual es la más adecuada para un mix de productos en particular. Asimismo, se debe inspeccionar frecuentemente la calidad del producto que está saliendo de la línea, con el objeto de que cumpla con las especificaciones. Esto tiene dos lecturas: 1) que no esté bajo ellas y 2) que no las supere, ya que se estará perdiendo la oportunidad de crear otra calidad de existir la alternativa. Y otra cosa no menos importante: inspeccionar el desperdicio en busca de oportunidades, tanto de aumento de rendimiento como de capacitación para los operadores.

El trozado es la acción de convertir una tabla que ingresa a una sierra trozadora en piezas de una calidad determinada y un largo particular, generalmente menor. El extremo de esto es lo que se conoce como Blocks en la industria y que es material que parte en los 100mm de largo hasta los 635mm de largo, teniendo cada Block un largo casi único y particular. Es decir dentro de ese rango se puede dar cualquier longitud, lo que está determinado por la calidad. Los Blocks son la materia prima para un siguiente proceso (a revisar en una entrega posterior), que es el de Finger Joint (uniones dentadas por los extremos de los Blocks), que mediante la aplicación de un mecanizado especial, adhesivo, presión y tiempo forman un conjunto de largo mayor, resistente y trabajable, llamado Blank. Este Blank es la materia prima para producir paneles de muebles o bien molduras.

Hay dos formas para ejecutar el trozado, lo que está determinado por la economía de escala de la empresa que se trate: 1) manualmente y 2) con lo que se conoce como optimizadores, los cuales son equipos con un alto nivel de tecnología, que incorporan cámaras lectoras y computadores que administran la información e instruyen los movimientos de la sierra.

Con el avance de la tecnología, los trozadores optimizados han ido siendo cada vez más eficientes y veloces. Hoy es posible encontrar máquinas que procesan (trozan) a velocidades reales de 35m/min de input, en comparación con los 7m/min que puede producir un operador de trozado calificado. Es decir un trozador reemplazaría a 5 operadores. Sin embargo, en las versiones más económicas de las líneas de trozado optimizado igualmente existen personas, y no necesariamente muchas menos, que deben participar del proceso, aunque ya no en la acción de corte propiamente tal, sino en la asignación de calidades (es decir, marcan los defectos o cambios de calidades con un lápiz especial). Un avance hacia mayor grado de automatización la constituye la incorporación de scanners, que es un equipo dotado de un conjunto de diversos tipos de sensores (cámaras color, cámaras en blanco y negro, luces laser, rayos x, etc.) que buscan ejecutar lo que el operador debe hacer en el trozado manual. Los scanners están "dotados de vista" (con los sensores) y "cerebro", con un software que interpreta la información que le envían los sensores y a través de algoritmos matemáticos los traduce a decisiones de corte asociados a diferentes calidades, precios y longitudes.

Un ejemplo de un sistema completamente automatizado de trozado, con scanner, se puede ver en el video a continuación:

Un vistaso más de cerca a la operación de la sierra:

Ventajas y desventajas de ambos sistemas

Que favorecen al trozado manual:

- El trozado manual implica una baja inversión, por lo que es el más frecuente en diferentes tipos y tamaños de empresas.

- El impacto de una detención de una máquina no es tan relevante, ya que hay normalmente varias sierras en una instalación (4 a 20 o más contra 1 a 8 en el caso de los optimizados).

- El costo de mantención es bajo.

- Muchas más personas están capacitadas en la misma actividad


Que desfavorecen a trozado manual:

- Las personas se cansan, se accidentan, se enferman y tienen necesidad de remuneraciones crecientes.

- Se debe capacitar, recapacitar y controlar a más personas en la operación y la calidad.

- El ritmo de producción está influído por las personas y no permite predicciones de gran exactitud para efectos de planificación.

- Las personas no pueden interpretar o tomar las mejores decisiones económicas para un corte en particular. El manejo de variables es limitado.

- El costo de operación es mayor (por ml de entrada, por ejemplo).

- El rendimiento de la madera es menor.

- La cantidad de calidades a producir debe ser reducida. No más de 5 o 6. Los optimizadores pueden manejar infinitas.

Decidir si instalar un optimizador o reemplazar una línea trozadores manuales ya existente no es una decisión trivial. Requiere de asesoría externa, con experiencia, para tomar la mejor decisión en cada caso particular. Se debe estudiar los productos, el costo de la materia prima, los resultados actuales y un sinnúmero de elementos de información para asegurar que la inversión será rentable. 

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La Moldurera

La moldurera es una máquina imprescindible en la industria elaboradora de maderas. Brevemente descrita, es un cuerpo de acero fundido, compuesto de una mesa a lo largo de toda su extensión y ancho, un set de guías longitudinales a ambos lados (las internas fijas y las externas, ajustables), un sistema de arrastre o tracción y ejes verticales y horizontales en los cuales su fijan distintos tipos de herramientas, dependiendo del trabajo que se requiera ejecutar. Las herramientas pueden ser cabezales portacuchillas (moulding heads), rectas (para cepillado) o perfiladas (para moldurado), sierras (saws) o fresas (solid cutters), las que también pueden ser rectas o perfiladas. Existen dos tipos de moldureras, dependiendo del sistema alimentación de la madera. Las hay de empuje (push feed), es decir con un sistema de tracción y avance ubicado al inicio de la máquina y de avance contínuo (through feed) donde la máquina consta de un sistema de tracción a lo largo de toda ella. Las de empuje caracterizan (aunque no exclusivamente) a máquinas desarrolladas por la industria norteamericana y son equipos provistas de gran robustez y que se acercan más a un concepto de cepilladora en su construcción. Marcas como por ejemplo Diehl y Mattison son clásicas en esta modalidad. Las tipo avance contínuo son menos robustas y como norma presentan más grupos portaherramientas. Imposible no mencionar a las Weinig y Wadkin entre estas.

Las capacidades normales de trabajo van desde los 10mm a 130mm de espesor y desde los 20 a los 300mm de ancho. Los largos de trabajo dependen de la separación de los rodillos de tracción, pero es posible conseguir flujos normales con largos que parten en los 300mm si la máquina se pone en velocidad lenta y las piezas hacen un contínuo, topándose por sus puntas. Aquí hay una diferencia con las de empuje, las cuales no permiten alimentar piezas tan cortas y es seguro alimentar este tipo de máquinas con largos no menores 1m o 1,5m.

Las velocidades de trabajo han sido un elemento de desarrollo permanente por parte de los fabricantes, debido a la demanda de menores costos que tiene la industria maderera. Hoy es posible encontrar moldureras que corren hasta los 1.000m/min, una velocidad impresionante. Para cumplir el mismo objetivo, esto la baja de costos, han debido evolucionar consecuentemente las herramientas (lo que será tratado en otro artículo) y la comunicación de la máquina con el taller de afilado a través de interfases computacionales, tendientes al posicionamiento automático de las herramientas para un perfil o trabajo particular. Un operador calificado en una máquina manual se toma unos 30 o 45 minutos en generar un cambio de perfil que involucre 6 herramientas, en tanto con las nuevas tecnologías esto es cosa de 10 a 15 minutos, donde lo que más toma tiempo es el reemplazo de cabezales.

Para conseguir superficies cepilladas o molduradas de alta calidad en equipos de alta velocidad (sobre los 60m/min), se han desarrollado las máquinas contrasoportadas en los ejes horizontales; es decir, constan de una construcción que apoya el eje portaherramientas en sus dos extremos. Asimismo y en la misma dirección apunta el uso de máquinas "jointeadas", que incluyen un desarrollo mecánico que acerca un elemento abrasivo a los cuchillos que están girando a fin de dejarlos todos dentro de la misma órbita de giro. El objetivo último es que todos los cuchillos compartan el corte en igual proporción.

Una moldurera es un equipo de precisión y como tal, es delicado y requiere de mucha atención en su mantenimiento y buenas prácticas de operación y de set up. Muchas empresas las usan para cepillar, partiendo de madera en bruto. Esto no es adecuado. Una moldurera DEBE trabajar con madera previamente calibrada, a fin de no destruír sus sistemas de presión y tracción. Es una máquina que prestará muchos años de servicio, pero sujeta a un trato correcto.

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