MAQUINARIA

Cinco pasos clave para elegir un sistema de extracción Camilo Marín Villar Periodista

La recolección de los desperdicios es vital en la industria maderera, ya que reduce el desgaste de las máquinas y de las herramientas, protege la salud de los trabajadores, mantiene un entorno de trabajo limpio y libera las áreas de la planta ocupadas con los residuos; de allí, la necesidad de elegir el sistema de extracción correcto.

A

la hora de seleccionar un sistema de extracción de residuos de madera, la gran mayoría de los expertos coinciden en una cosa: no existe el equipo perfecto multipropósito; el extractor ideal para una empresa puede no serlo para otra. Cada fábrica vive su propia realidad y por ello el proceso de elección debería ir más allá de la simple descripción de los equipos y del análisis de los costos, y adentrarse en aquellas características propias de la empresa y sus procesos de manufactura.

Foto: www.americanwoodworker.com

Para una acertada selección es importante conocer las ventajas y los límites de los sistemas de extracción, pero también hay que considerar aquellos factores que determinan la generación de los residuos en una fábrica –volumen y tipo de desperdicios, maquinaria, distribución de la planta y requerimientos técnicos, entre otros– los cuales cumplen un papel clave en esta tarea y deberían ser una prioridad. Precisamente, el siguiente artículo describe cinco aspectos que hacen parte del trabajo maderero y que condicionan la elección correcta de un sistema de extracción.

84

Visítenos en: www.revista-mm.com

MAQUINARIA pueden emitir partículas extrafinas que llegan hasta tamaños inferiores de 7 µm. Casi siempre se convierte en un desperdicio y causa polución; tiene muy pocos usos comerciales, es volátil y altamente combustible.

En una fábrica, cada máquina y cada materia prima generan residuos con características diferentes.

1. Identifique la cantidad y el tipo de residuo El primer paso tiene que ver con la producción de la fábrica, y es determinar la cantidad (volumen) y las características físicas y de fluidez del desperdicio que se genera a partir de la transformación de la madera o de los tableros aglomerados y de fibras. El volumen total de residuos es la suma de los metros cúbicos de desperdicios que producen todas las áreas de trabajo y las máquinas, por un lapso de tiempo determinado, en una fábrica. Esta variable condiciona los componentes y las características del sistema de extracción a elegir, desde la potencia del motor, el tamaño y el diseño de los ductos, hasta los filtros que se utilizarán. Una vez establecido con certeza el volumen de los desperdicios de madera generados, hay que identificar y valorar los residuos. No es fácil realizar una clasificación definitiva, ya que la naturaleza de los desperdicios de madera es diferente y cambia según sus propiedades (tamaño, peso, humedad y pureza).

Visítenos en: www.revista-mm.com

Para diseñar un sistema extractor nuevo, o para comprobar si uno ya existente opera adecuadamente, hay que interpretar la información relacionada con la fábrica y el trabajo. Incluso, los desechos que resultan de la madera maciza son diferentes de los que producen los tableros. En Colombia, el tema es aún más complejo pues, aunque en general, el sector emplea materia prima nueva, también hay algunas empresas que reciclan maderas usadas y tableros de rechazo, lo que genera residuos impregnados y mezclados con contaminantes de otros materiales. Según explica Jorge Salamanca, gerente comercial de la firma Aristizábal y Jinete, proveedora de equipos de extracción para el sector maderero, básicamente, los residuos que resultan de la transformación de la madera y de los tableros son: • Polvo de madera: es un residuo pulverizado muy fino, similar a la harina. Con una granulometría promedio, generalmente, entre 10 µm y 30 µm; pero, durante los procesos como el lijado se

Su clasificación se realiza con base en criterios botánicos, bien sea si son provenientes de maderas duras o blandas. El polvo de las maderas duras (teca, caoba, palisandro, etc.) tiende a presentar mayor densidad, por lo que permanece flotando menos tiempo en el aíre que el de las maderas blandas (pino, abeto, cedro, etc.); además, las especies duras presentan un mayor contenido de plaguicidas.

Foto: www.furnitureproduction.net

Foto: cdn1.thewoodwhisperer.com

El polvo de madera es quizás el residuo más complejo de recolectar y disponer, pues es imposible capturarlo en un ciento por ciento; la exposición a este desperdicio afecta nocivamente la salud de los trabajadores y daña los mecanismos y el sistema eléctrico de las máquinas y las herramientas.

Las características del sistema de extracción para capturar este desperdicio deben variar según la sequedad de la madera y la presencia de otros elementos contaminantes como los barnices y las pinturas.

85

MAQUINARIA

filtros, lo que reduce la fuerza y la capacidad del sistema de extracción hasta el punto de no funcionar por el estancamiento. Ocasionalmente, el aserrín incluye algunas impurezas y desperdicios pesados, propios de un taller de carpintería, lo que implica cambios en la fuerza del extractor para disponer adecuadamente el desperdicio.

En este caso, el sistema de extracción debe garantizar los límites permitidos de exposición ocupacional de este producto, definidos por el Ministerio del Trabajo y el Ministerio de Salud y Protección Social.

Este residuo es considerado un producto útil, ya que se puede emplear como sustrato hidropónico, también en la elaboración de algunos tableros de madera y para la fabricación de pellets, destinados a la alimentación de calderas de biomasa.

Mantener un filtro limpio es esencial en todos los trabajos de aspiración, ya que permite que el extractor permanezca operativo y en óptimas condiciones, sin que se vea comprometida su potencia de succión.

• Virutas secas y húmedas: es un desperdicio más grueso que el aserrín en forma de pequeñas hojuelas de madera, proveniente de los procesos de corte y cepillado, cuyos tamaños oscilan entre 5 mm y 30 mm. Básicamente, es producto de la madera maciza; los tableros no generan este tipo de residuo.

El aserrín húmedo es más pesado y más complejo de extraer y disponer que el residuo seco, pues se apelmaza y puede formar costras en los ductos de transporte y causar obstrucciones. Así mismo, el polvo húmedo satura los poros de los

86

Foto: www.americanwoodworker.com

• Aserrín seco y húmedo: son partículas que se derivan del aserrado y que tienen un diámetro de entre 0,5 mm y 5 mm; pueden estar secas o húmedas, según el material y la humedad relativa del ambiente.

La viruta limpia sirve para elaborar camas o lechos para animales de granja y la fabricación de briquetas. • Astillas: son trozos de madera o de tableros bien definidos, que tienen una forma subrectangular y una longitud comprendida entre 5 mm y 50 mm. Por su tamaño y densidad, es necesario emplear sistemas de extracción con ductos amplios, de buena potencia.

Foto: www.americanwoodworker.com

El sistema y las condiciones de extracción de los polvos que se generan en el trabajo con aglomerados y paneles OSB no son muy diferentes a los de la madera maciza. No obstante, durante el mecanizado de los tableros de MDF, además de desperdicios de grado fino (menores a 20 µm), se desprenden ciertos compuestos químicos tales como el formaldehído, utilizado en los aglomerantes.

Por lo general es seca, aunque también puede estar impregnada de los líquidos utilizados en el taller, como solventes, pinturas, barnices o pegantes, lo que la hace más pesada y aumenta su capacidad de combustión. Incluso, puede estar mezclada con clavos o trozos de otros elementos; entre otros, recortes de cantos de PVC o ABS, y pedazos de formica o papel melaminico.

• Despuntes: son los recortes más grandes que quedan después del mecanizado, que tienen tamaños mayores a los 50 mm, por lo cual no conviene recogerlos mediante la extracción neumática. Se utilizan como leña. Foto: www.startwoodworking.com.

Foto: www.americanwoodworker.com

• Polvo de tableros: como el resto de los polvos provenientes de la madera, los de los tableros son potencialmente peligrosos, por lo que deben ser debidamente controlados y dispuestos con sistemas de extracción especializados.

Visítenos en: www.revista-mm.com

MAQUINARIA

Inmunizadora de Maderas Serrano Gómez S.A. Por el regreso de la madera.

Pérgolas y Cortasoles

Foto: www.esta.com

Club Campestre Los Arrayanes

Por lo general, es preferible utilizar una extracción localizada para las lijadoras.

¡Cotizamos su pérgola a la medida! 2. Establezca el tipo y el requerimiento de las máquinas Para Salamanca, antes de instalar el sistema extractor, es importante asesorarse de firmas reconocidas, pues son las que pueden evaluar la tecnología de la empresa para realizar los cálculos matemáticos exactos y encontrar la mejor solución. “En ocasiones, cuando se consultan aquellos proveedores que no son expertos, el vendedor se remite a la información de las fichas técnicas de las máquinas y de los catálogos de los extractores, para aconsejar un equipo u otro, lo cual no es suficiente y por eso empiezan los problemas”, añadió el ingeniero.

Pérgolas

aserradas,

rollizas

o mixtas.

Utilizar un sistema de extracción incorrecto trae graves consecuencias. Además del perjuicio ambiental y laboral, las partículas se pegan en los rodamientos de los equipos y de las herramientas, lo que afecta la vida útil de la máquina y la calidad del proceso. En el análisis de las máquinas, lo correcto es no generalizar. Las empresas dedicadas a la transformación de madera tienen un portafolio limitado de productos y utilizan tecnología bien definida. Cada equipo tiene requerimientos específicos y exige las condiciones de limpieza establecidas por el fabricante. Tradicionalmente, los talleres que trabajan con madera maciza emplean sierras, trompos, cepillos dobles, planeadoras, barrenos, molduradoras, equipos para finger joint y lijadoras-calibradoras. Con excepción de las lijadoras, los procesos adelantados con estas máquinas

Distribuidora Trevo

Materiales:

Mesa de Yeguas

a. Pino amarillo b. Pino radiata c. Abarco

d. Sapàn e. Eucalipto f. Teca

Maderas Duras, Maderas Blandas, Tableros Alistonados, Vigas Laminadas, Maderas Inmunizadas (Aserradas, Rollizas torneadas, Rollizas cilíndricas)

Carrera 68B No. 22-13 Bogotá, Colombia. PBX: 420 44 20 - 446 08 66 - 420 44 19 [email protected]

Visítenos en: www.revista-mm.com

3212917955

w w w. i n m u n i z a d o r a s e r r a n o g o m e z . c o m

MAQUINARIA

Por su parte, la transformación de tableros se realiza con seccionadoras, centros de mecanizado, sierras verticales, escuadradoras, lijadoras de paneles y taladros múltiples, los cuales generan partículas de granulometría fina y gruesa. Además de polvos, aserrín y astillas de madera, las máquinas para trabajar tableros producen recortes de cantos, formica y papel melaminico. Algunos de estos residuos quedan impregnados de agentes químicos aglomerantes, selladores y barnices. Más allá del tipo de máquina, hay que considerar el número y el diámetro de las bocas de recolección de cada equipo. Por ejemplo, hay máquinas como las sierras verticales que tienen bocas de aspiración demasiado pequeñas, lo que implica un esfuerzo adicional del extractor para transportar el residuo hasta el filtro. Además, si los equipos son antiguos y no cuentan con las bocas apropiadas para acoplar el sistema extractor hay que adaptárselas. Incluso, hay máquinas que merecen atención especial como las lijadoras, en las que, por ser altamente generadoras de polvo, es importante emplear extractores potentes y sistemas de recolección con áreas reducidas de filtrado. Debido al alto riesgo de volatilidad de los polvos de madera, conviene utilizar ductos galvanizados y, en aquellas plantas de alta producción y generación de este residuo, es recomendable usar sistemas de detección de chispas (skimmers) en el interior de la tubería. En un sistema ideal, las lijadoras deberían poseer una línea independiente de extracción, acorde a

88

los requerimientos que exigen los fabricantes de estas máquinas y la legislación ambiental. Sin embargo, no todas las empresas colombianas están en la capacidad de realizar la inversión necesaria para independizar la recolección de desperdicios por cada máquina. También hay que considerar cuál será la jornada de trabajo de la lijadora. Por ejemplo, en Europa y Estados Unidos, el empleo de la capacidad instalada se acerca al ciento por ciento de la jornada laboral, pero en Colombia la realidad es muy diferente. Aún son muchas las empresas nacionales que lijan manualmente, y aquellas que compran una lijadora al notar que la eficiencia de su proceso mejora con respecto al trabajo manual y solo utilizan estas máquinas en jornadas de entre tres y cinco horas. En estos casos es posible hacer excepciones, ya que no es necesario usar sistemas robustos para cumplir a cabalidad con las normas ambientales y cuidar la vida útil de la máquina. Así mismo, las sierras verticales también deberían ser analizadas independientemente pues, aunque, la mayoría de estas máquinas

cuentan con sistemas de extracción de baja capacidad incorporados, sus extractores no son suficientes para capturar el volumen de polvo que generan. Otras máquinas que producen gran cantidad de polvos son las escuadradoras, las sierras cintas, los equipos de control numérico y las sierras circulares. 3. Tenga en cuenta el área y la distribución de la planta Una vez valorados los desperdicios e identificados los requerimientos de limpieza de las máquinas hay que considerar aquellos aspectos que involucran a la planta física de la fábrica: el número de equipos y su distancia con respecto al extractor, la distribución de las zonas de trabajo y de almacenamiento, así como el recorrido y el método de disposición final que tendrá el residuo. Al respecto, el ingeniero Salamanca considera muy importante que el empresario tenga una idea previa acerca de la ubicación del extractor; basada, especialmente, en la secuencia lógica, práctica y sencilla del proceso.

1 1

2 1

Foto: www.coral.eu

generan, especialmente, residuos pesados (aserrín, virutas y astillas) por lo que conviene usar ductos de transporte amplios con extractores de baja presión.

Ejemplo de un sistema centralizado de extracción, con reintegro del aire limpio al medio ambiente. (1) Detector de chispas (2) Panel antiexplosión

Visítenos en: www.revista-mm.com

MAQUINARIA Adicionalmente, es indispensable evaluar los siguientes aspectos: a. Número de máquinas: los sistemas de extracción de residuos para una máquina independiente, difieren en gran medida de los que se instalan para una red de equipos. Las condiciones técnicas de un sistema interconectado deben considerar tanto los requerimientos de limpieza de cada máquina, como del conjunto. b. Simultaneidad: otro aspecto relevante que se debe analizar es la operación simultánea o no de las máquinas que integran una red de manufactura. En efecto, las condiciones necesarias para lograr una extracción efectiva varían según cuántas máquinas trabajen al mismo tiempo o individualmente. c. Layout: la distribución de la planta es un concepto relacionado con la disposición de las máquinas, las estaciones de trabajo, las áreas de almacenamiento, los pasillos y los espacios comunes dentro de una fábrica propuesta o ya existente. La finalidad fundamental de la distribución consiste en organizar estos elementos de manera que se asegure el flujo continuo de trabajo, materiales, personas e información a través del sistema productivo.

de desperdicios, con base en las dimensiones de la planta física, especialmente la altura de la bodega, ya que hay equipos que pueden superar los límites físicos de las edificaciones y deben ser instalados en el exterior de la planta. El área total de la fábrica determinará cuál es el método más apropiado para recolectar y transportar los residuos. Por ejemplo, en empresas pequeñas se pueden emplear extractores independientes para cada máquina, los cuales cuentan con bolsas de acopio individuales que se deben limpiar frecuentemente, según el tipo y el volumen de residuo, con la ayuda de un “carrito” recolector. Igualmente, la distribución del área influye en el diseño, la selección y el costo de la tubería que transportará los residuos (campana, ductos, codos, brazos, uniones, bajantes, etc.). En este sentido es ideal evitar construir redes con ángulos rectos (90°) o curvas cerradas, pues esto impide el flujo normal de las partículas a través del sistema, reduce la velocidad de extracción y exige mayor fuerza y energía del equipo.

En este sentido, la instalación y puesta en marcha de los equipos de extracción no deberían interrumpir ni afectar la producción.

Es importante conocer la distancia y el recorrido que deberá realizar el desperdicio, desde la máquina hasta el centro de acopio, con el fin de diseñar el sistema eficientemente y facilitar el transporte y la salida de los residuos de la fábrica.

Conviene considerar el tamaño del extractor, los filtros y el depósito

Así mismo, un buen sistema de extracción debe incluir un margen de

crecimiento apropiado para posibles aumentos o cambios de la planta física, y proporcionar la flexibilidad necesaria para ser adaptado a las condiciones cambiantes de la empresa. d. Nivel de ruido: los sistemas de extracción de gran potencia generan altos niveles de ruido y, dependiendo de su ubicación, pueden afectar notablemente la salud auditiva de los empleados. Dado que la percepción que tiene el oído del sonido varía en función del local y de la distancia que exista entre el extractor (emisor) y el trabajador (receptor), un sistema de extracción adecuado debe ser silencioso y eficiente, al mismo tiempo. En Colombia la normatividad ocupacional vigente, y establecida por el Ministerio del Trabajo, limitan el nivel sonoro admisible en una fábrica de productos de madera a máximo 75 decibeles. 4. Determine la presión, el caudal y la velocidad del sistema En esta instancia, el asesor debería ya contar con gran parte de la información sobre el proceso y la planta, lo que le servirá para analizar los requerimientos básicos del sistema de extracción a instalar. Con base en la investigación, y a partir de cálculos matemáticos, el experto puede determinar cuáles son las necesidades de presión, caudal y velocidad de extracción, que deberá tener el sistema para cada caso. a. Presión (P): es el valor de la fuerza o la potencia que debe ejercer el extractor para vencer las pérdidas de carga en una instalación recolectora de residuos sólidos y lograr transportarlos, desde su generación hasta el punto de descarga. b. Caudal (Q): es la capacidad de un sistema de extracción de desplazar cierta cantidad de residuos y aire por unidad de tiempo a través de los ductos. Habitualmente, se expresa en m3/h.

90

Visítenos en: www.revista-mm.com

MAQUINARIA Subestación de extracción de residuos para un sistema centralizado

1 2

8

3 4

A

5 6

B

1

2 3

6 5

1. Pies 2. Tolva 3. Válvula estrellar 4. Ventanilla de inspección 5. Caracol (opcional) 6. Entrada en la tolva Esta subestación es un filtro modular de mangas, con descarga automática continua, para la filtración de virutas, polvos y aserrín. La estructura es de robustos panales de lámina galvanizada atornillados entre sí y está subdividida de la siguiente manera: A. Cuerpo superior, que contiene los dispositivos de limpieza, bastidor sujetamangas, mangas filtrantes de 220 mm de diámetro y batería de tubos. B. Cuerpo inferior con tolva de recolección y sistemas de evacuación y descarga (válvula rotativa), montada sobre patas. El grupo fue proyectado para funcionar a presión; el aire contaminado entra en la precámara para facilitar la decantación de las virutas más gruesas en la tolva, para subir luego por el interior de las mangas y salir filtrado por arriba.

MAQUINARIA En otras palabras: mientras más cortas, amplias y rectas sean las tuberías para el transporte de los residuos, mayor será su caudal. Por el contrario, mientras más largos, estrechos y bifurcados sean los ductos mayor será la pérdida de caudal.

Velocidades de extracción recomendadas de acuerdo a los residuos Material

c. Velocidad de extracción o de transporte (Vt): es la velocidad a la cual se deben extraer los residuos según el volumen de desperdicios generados. Esta velocidad debe ser suficiente para evitar la sedimentación o la acumulación de los desperdicios que se mueven a través de los ductos, pero no excesivamente alta, ya que puede aumentar el riesgo de combustión de las partículas volátiles como el polvo de madera, por la fricción. A su vez, una alta velocidad puede ocasionar que los residuos de gran tamaño, como las astillas, causen rápido deterioro de las tuberías por la abrasión.

Ámbitos de velocidad m/seg

pies/min

Polvo de madera

7,62 – 10,80

1500 - 2000

Aserrín seco, liviano

10,80 – 15,24

2000 - 3000

Aserrín húmedo, pesado

15,24 – 20,33

3000 - 40000

Viruta seca, liviana

10,80 – 15,24

2000 - 3000

Recortes de madera verde

17,78 – 22,87

3500 - 4500

Madera triturada

17,78 – 22,87

3500 - 4500

Polvo de esmeril

15,24 – 20,33

3000 - 4000

Fuente: KURÚ - Revista Forestal. www.tec-digital.itcr.ac.cr/

5. Elija una extracción centralizada, independiente o mixta

etapa de madurez industrial, en la que tiene plena claridad sobre su proceso y su planta física.

Según Jorge Salamanca, una empresa decide centralizar su sistema de extracción, cuando se encuentra en una

“Los industriales que centralizan la extracción conocen con certeza su nivel de producción y han evaluado el crecimiento a corto y mediano plazo de la fábrica, la adquisición de nueva tecnología y tienen un layout bien definido. La opción de centralizar e instalar un megaextractor en muchas ocasiones no es la mejor solución. Hay que evaluar los pormenores de cada área y cada máquina de la fábrica”, comentó Salamanca.

La correcta elección de un sistema de extracción viene determinada por los siguientes conceptos: caudal necesario; presión necesaria y velocidad de extracción, entre otros.

Foto: www.coral.eu

En muchos casos es aconsejable realizar la extracción del residuo contaminante en el mismo lugar donde se produce, con sistemas de extracción independientes o combinarlos con un sistema centralizado de mayor capacidad. En estos casos para la determinación del caudal de aire necesario se tendrá en cuenta la suma de los requerimientos de cada máquina y del proceso, y las diferentes velocidades de transporte de los residuos a través de los ductos.

Fuentes Los sistemas de extracción de gran potencia y capacidad deben ser instalados en el exterior de la fábrica, con el fin de optimizar espacio, alejar del ruido y facilitar el transporte y la disposición final de los residuos.

92

•

Jorge Salamanca. Gerente comercial de la firma Aristizábal y Jinete SAS. [email protected]

•

www.coral.eu - www.tec-digital.itcr.ac.cr - www.gruberhermanos.comwww. solerpalau.es www.mintrabajo.gov.co - www.minsalud.gov.co

Visítenos en: www.revista-mm.com