miércoles, 28 de octubre de 2009

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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