1. Ciencia

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.
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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).
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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.
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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
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• 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.
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• 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.
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Inmunizadora de Maderas
Serrano Gómez S.A.
Por el regreso de la madera.
Pérgolas y Cortasoles
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Club Campestre Los Arrayanes
Por lo general, es preferible utilizar una extracción
localizada para las lijadoras.
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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
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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
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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.
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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
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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.
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Subestación de extracción de residuos para un sistema centralizado
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A
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B
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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.
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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.
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•
Jorge Salamanca. Gerente comercial de la firma Aristizábal y Jinete SAS.
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•
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