MILTON H. MATER
Presidente de la Mater Machine Works Inc., Corvallis, Oregón, Estados Unidos
La automatización de las operaciones en las serrerías ha despertado gran interés entre los aserradores en los últimos años, por cuanto la automatización, en industrias tales como las del acero, el aluminio, los plásticos y los bloques de hormigón ha permitido ya reducir los gastos de fabricación en medida jamás igualada. Surge aquí la pregunta de si es posible aplicar con éxito la automatización para reducir los costos en las serrerías.
Hasta hace poco, muchos aserradores creían que la automatización es tan complicada y requiere inversiones de capital tan grandes que solamente encuentra aplicación en las grandes serrerías. Sin embargo, la reciente creación de unidades «compactas» de maquinaria para la automatización de aserraderos ha simplificado ésta y ha hecho que la inversión en esta clase de maquinaria resulte práctica para las serrerías medias y pequeñas.
En muchos lugares se ven actualmente aserraderos de estas categorías que instalan plataformas de entrada de trozas, carros portatrozas, sierras de cantear, sierras de retostar y otras máquinas análogas, todas ellas automáticas, mediante un desembolso razonable, habida cuenta de los beneficios que se logran.
Muchos aserradores creen también que la única finalidad de la automatización de las serrerías es reducir el número de obreros necesarios en éstas. Por ello, cuando la mano de obra cuesta poco no parece haber incentivo para la automatización de las serrerías. Sin embargo, la reducción de la mano de obra es sólo uno de los muchos beneficios que proporciona la automatización.
La automatización de las serrerías se puede definir, prácticamente, como el control de máquinas por otras máquinas. Por ejemplo, si dos obreros llevan rodando las trozas a la plataforma de entrada y luego las colocan en el carro de la sierra, se trata de un trabajo manual. Si estos obreros son reemplazados por una plataforma móvil de cadena, una máquina para detener y cargar las trozas y una volteadora de trozas, y un solo hombre basta para manejar los mandos que gobiernan la llegada de troncos al carro, hay mecanización. Pero si se instala una máquina que controle la plataforma móvil y la máquina de retención y carga, de modo que las trozas pasen automáticamente al carro, sustituyendo al hombre que manejaba los mandos, se trata de automatización.
La mecanización y la automatización no consisten simplemente en instalar maquinaria nueva. A veces ésta no es necesaria. La mecanización y la automatización son nuevos modos de pensar. La instalación de maquinaria nueva en un aserradero no economiza mano de obra ni aumenta la eficiencia necesariamente. Por ejemplo, si un aserradero posee un viejo carro portatrozas servido por dos hombres, provisto de sujetador y colocador, y es sustituido por un carro nuevo, servido también por dos hombres, puede que se consigan economías en los gastos de mantenimiento y se obtengan mejores piezas aserradas, pero ni la productividad ni la eficiencia se incrementarán necesariamente.
La automatización se aplica con el máximo beneficio económico en las zonas donde el costo de la mano de obra es máximo. El cuadro comparativo siguiente, basado en las tarifas del oeste de los Estados Unidos, sirve para ilustrar esto.
CUADRO 1. - COSTOS COMPARATIVOS ENTRE UN ASERRADERO AUTOMATIZADO Y OTRO ORDINARIO, ESTADOS UNIDOS
|
Costos |
Aserradero A automatizado (5 operarios) |
Aserradero B ordinario (10 operarios) |
|
Dólares E.U.A. |
||
|
Inversión de capital |
260000 |
150000 |
|
Depreciación por año basada en un decenio |
26000 |
15000 |
|
Gasto directo de mano de obra por año a 5.000 dólares por hombre |
25000 |
50000 |
|
Gasto total anual por depreciación y mano de obra |
51000 |
65000 |
|
Costo por millar basado en una producción anual de 12 millones de pies tablares |
4,25 |
5,42 |
El aserradero automatizado gasta 14.000 dólares menos por año que el aserradero ordinario. Puede funcionar con beneficios cuando en el otro las entradas son iguales, o incluso menores, que los gastos. La «productividad» (número de pies tablares producidos por hombre y día) del aserradero A es de 10.000 por hombre y turno, y en el aserradero B, de 5.000.
Otros muchos beneficios se obtienen por la aplicación de la automatización a los aserraderos. Cuando se utiliza la fuerza humana para cargar las trozas en la serrería, llevarlas rodando hasta el carro, voltearlas, sujetarlas, darlas la inclinación longitudinal, regular la anchura de corte, etc., todo el funcionamiento del aserradero debe armonizarse con la velocidad y la fuerza limitadas del hombre. Cuando para el trabajo físico se utilizan máquinas, los obreros colocados en los puestos de control en una serrería moderna (esto es, los operarios de la sierra cabecera, sierra canteadora y sierra retestadora) tienen más tiempo y más libertad para tomar decisiones basadas en sus observaciones y su criterio. Mientras tanto, las máquinas realizan su labor mucho más rápida y exacta que el hombre.
La automatización aumenta también la producción. En la mayoría de los casos, cuando el hombre es reemplazado por la máquina, no sólo sube la producción por hombre, sino que aumenta la producción total de la instalación. Como ejemplo típico se refiere que en una ocasión en que se suprimió un obrero en el carro portatrozas de una sierra en un gran aserradero del oeste de los Estados Unidos, se pudo observar que en dos semanas la producción en esta sierra de despiezo pasó de 38.000 pies tablares por turno a 40.000. Y lo notable del caso es que este incremento se consiguió con un hombre menos en la nómina.
La automatización proporciona también una calidad mejor y más uniforme. Las características dimensionales son más uniformes con la automatización, porque se basan en la repetición, y ésta es algo que el hombre no hace bien. El ajuste preciso de las dimensiones de corte exige toda la atención mental y física del operario. Esto es fatigoso, y los descuidos momentáneos que puedan producirse se traducen en variaciones del grosor, el ancho o la longitud, y por tanto en un desperdicio de material. Además, una máquina hecha de acero y cobre y que funciona por electricidad y aire comprimido no se cansa por la repetición.
La automatización permite regular las características dimensionales. Si una máquina produce tablones demasiado gruesos, se puede ajustar. La automatización elimina la necesidad de obreros no especializados dedicados solamente a manipular los troncos o tablones. Sustituyendo estos obreros por maquinaria, la clase de obreros empleados en la serrería se reduce a los muy especializados.
Aunque el método más sencillo de automatización de las serrerías parece que sería desmantelar las existentes e instalar otras nuevas, esto es evidentemente impracticable. Se ha visto que la solución práctica es la automatización progresiva por fases. El cierre de un aserradero y su reconstrucción para lograr la automatización completa son medidas generalmente prohibitivas, tanto por el tiempo como por el dinero necesarios para ello.
Pero una asignación anual de capital para el mejoramiento de una serrería, mejoramiento que se efectuaría durante un período de interrupción anual de los trabajos, es factible y tiene perfecto sentido comercial. La automatización por fases graduales es racional también porque muchas de las máquinas de automatización «compactas» se crean gradualmente para tal automatización gradual.
No debe olvidarse que el empleo de maquinaria nueva, o la transformación de la vieja, no son siempre el mejor modo de lograr la automatización. A voces el dar una nueva disposición a la maquinaria existente, operación poco costosa, o la adición de algunos interruptores de limitación de carrera puede permitir la sustitución de un obrero por una máquina, y así mejorar la productividad. En ocasiones, el empleo combinado de una o dos máquinas nuevas perfeccionadas, unido a la reordenación de la maquinaria existente y la adición de algunos interruptores de limitación de carrera, se traduce en sorprendentes mejoramientos.
Un aserradero pudo incrementar la productividad en un 50 por ciento, prescindir de siete obreros y dejar espacio libre suficiente para añadir un transportador sin fin para madera recién aserrada y una zona de almacenamiento de madera aserrada, con sólo cambiar la trayectoria seguida por las piezas aserradas, alterar la posición de las máquinas y añadir dos aparatos nuevos: un carro sin conductor y una retestadora automática.
La automatización del sector delantero de una serrería ya establecida se puede conseguir fácilmente. Se han construido máquinas «compactas» que pueden instalarse en cualquier serrería para llevar las trozas desde la balsa de trozas o el apiladero hasta la sierra cabecera. En las modernas serrerías automatizadas no hay un obrero encargado del elevador de trozas o de la plataforma de entrada. El primer obrero que generalmente se encuentra en una serrería automatizada es el aserrador, quien, mediante mandos a distancia, dirige las operaciones de la plataforma de entrada que exigen su decisión, es decir el volteo de las trozas y la carga del carro. Todas las demás operaciones, como son la carga de las trozas en la plataforma de entrada y el accionamiento del dispositivo de detención y carga de trozas en el carro se realizan por automatización.
El sector trasero es más difícil de automatizar en los aserraderos ya existentes. La dificultad mayor es la falta de transportadores adecuados para la evacuación de los despojos. En muchas serrerías el coste de la construcción de estos transportadores es tan elevado que la automatización completa no es factible y hay que utilizar obreros para la evacuación de los despojos de aserrado.
Incluso sin maquinaria nueva o costosa se puede alcanzar una gran eficacia siguiendo, en lo posible el principio de la serrería de evacuación automática. La norma general que se aplica para la automatización del sector trasero es: separar los despojos de las piezas aserradas lo más pronto que se pueda. De acuerdo con las ideas modernas, debajo de todos los rodillos y transportadores de madera aserrada debe existir un espacio de suelo libre para que el serrín y todos los demás despojos puedan caer a los transportadores. Al reconstruir un aserradero para automatizarlo casi siempre es posible seguir esta práctica.
En los últimos años se han creado unidades «compactas» de automatización para aserraderos medios y pequeños, especialmente para el sector delantero o de despiezo primario de la serrería.
Las trozas son pesadas y con gran frecuencia de manejo engorroso. Llevarlas rodando hasta el carro, sujetarlas, darlas la inclinación longitudinal y ajustar el ancho de corte son operaciones que exigen bastante tiempo y trabajo. La operación de voltear las trozas después de sacar de ellas varias piezas y abrir una «cara», de forma que se pueda abrir una cara nueva, es también laboriosa y peligrosa y exige mucho tiempo.
En los aserraderos modernos el manejo de las trozas se hace mediante motores y maquinaria eléctricos y sin el concurso de fuerza humana. Las volteadoras de trozas se construyen en una variedad de tipos y tamaños suficiente para poder ser instaladas en casi todas las plataformas para trozas.
La plataforma mecanizada para llevar las trozas al carro se designa frecuentemente «plataforma acarreadora». Consiste en una serie de rodillos horizontales sobre los cuales pasa una cadena sin fin. Un dispositivo sujetador y cargador de trozas situado en el extremo de la plataforma correspondiente al carro de la sierra es el que realmente pasa la troza al carro cuando el aserrador oprime un botón. Puede automatizarse la plataforma para que haga avanzar las trozas a medida que hagan falta en el carro.
Cuando se necesita una balsa, existen diversas variedades de elevadores de trozas que las llevan automáticamente a la plataforma de entrada.
Carro portatrozas y sierra cabecera
El carro para trozas es el aparato que con más facilidad se puede automatizar en la mayoría de los aserraderos, pues frecuentemente no es siquiera necesario un carro nuevo. Los carros viejos en buen estado pueden automatizarse colocando en ellos unidades de conversión «compactas».
En el carro portatrozas automatizado, las trozas se fijan a los montantes del carro mediante garras accionadas por aire comprimido. Estas pueden comprarse como «accesorios de conversión» contenidas en una caja de acero, que se pueden unir a los montantes de casi todos los carros. Existen garras de tamaños diferentes para troncos grandes, medios o pequeños. Estas garras de sujeción realizan su labor de un modo mucho más eficaz que el hombre, a quien sustituyen.
La regulación del ancho de corte la efectúa el aserrador por mando a distancia desde su puesto habitual en la serrería. Oprime los botones pertinentes para el grosor en cuestión. Un motor neumático, eléctrico o hidráulico situado en el carro, ajusta automáticamente esta anchura. Suprime la necesidad de un hombre en el carro y elimina también el error humano en el ajuste del grosor. Este mecanismo de avance transversal gobernado a distancia se puede instalar en casi todos los tipos existentes de carros portatrozas. Existen diversos tipos de dispositivos de inclinación longitudinal de la troza dirigidos a distancia. Los hay modernísimos. El más reciente de ellos es un dispositivo de embrague deslizante que se monta en el eje del mecanismo transversal y se maneja a distancia para permitir que un montante avance o retroceda con relación a los demás.
Las barras expulsoras y los brazos de toma lateral para trozas escuadradas de aire comprimido, se dirigen fácilmente desde el puesto del aserrador.
El aire comprimido y la electricidad llegan al carro mediante un par de brazos oscilantes aéreos a los que se da el nombre de «pantógrafo».
Las bancadas de sierras de cinta y de sierras circulares han experimentado cambios en los últimos años para adaptarse a la automatización de los aserraderos. Se construye una sierra de cinta especial para la automatización de aserraderos que permite al aserrador regular la tensión, la inclinación y la posición de las guías superiores pulsando botones de su cuadro de mandos. La sierra de cinta automática descansa en una bancada fenestrada que forma parte integral de la sierra, pues así es necesario para la evacuación automática. La bancada de la sierra circular usada en la automatización se adapta a la rápida evacuación de los despojos del carro.
Evacuador de despojos
El evacuador automatizado «compacto», puede utilizarse en las serrerías con un transportador de los despojos de la sierra principal, que corre a lo largo de toda la instalación.
El evacuador automatizado presenta una ancha correa plana sobre los rodillos motores, que aparta los costeros y las piezas de madera.
Entre la sierra principal y la correa del evacuador se deja un hueco. Los costeros cortos y las piezas que no pueden salvar este hueco caen en el transportador. Si se usa una sierra circular, también se deja abierta la bancada, de forma que todo el serrín, las cortezas las astillas, etc., caigan en el transportador. En caso de que se utilice una sierra de cinta, la bancada fenestrada de acero permite la caída de este material en el hueco citado. Los costeros grandes son arrastrados por la correa y pueden evacuarse de distintos modos.
Sierras de cantear y sistemas de recepción y expulsión de las mismas
El traslado automático de piezas desde la correa evacuadora hasta la mesa de alimentación de la sierra de cantear es un problema relativamente sencillo. Se instalan cadenas elevadoras de transporte sobre patines que conectan el sistema evacuados con la mesa de la sierra de cantear. (Cuando se usa una correa evacuadora, se divide a cada lado de las cadenas de transporte y se incorporan al sistema otras poleas de transmisión por correa). Los patines de alimentación se elevan generalmente mediante una botella de aire comprimido.
En los aserraderos de gran velocidad se utilizan mecanismos de avance transversal automáticos para ajustar las sierras canteadoras, en lugar de emplear palancas o volantes de mano. La automatización de las sierras de cantear propiamente dichas estriba simplemente en utilizar medios mecánicos para el desplazamiento de las sierras, y luego medios eléctricos para controlar tal desplazamiento. En el caso más sencillo, el de una canteadora de dos sierras, las cuales se acercan 0 se separan una de otra, el volante que mueve la sierra se sustituye por un motor eléctrico que lleva un freno potente. Un dispositivo eléctrico de mando, formado por levas e interruptores de límite de carrera, hace que el motor mueva las sierras hasta obtener determinadas anchuras, por ejemplo, 10, 12, 15, 20 cm., etc.
El de la sierra de cantear puede manipular el dispositivo de mando para obtener otros anchos. En las sierras de cantear más complicadas se emplea un motor para mover cada sierra.
La eliminación de los restos de cantear y de las piezas aserradas desde detrás de la máquina es una operación cuya automatización ha resultado difícil. Los dispositivos mecánicos que han dado resultado a este fin sólo son aplicables a canteadoras de dos sierras, o a canteadoras dobles que utilizan solamente dos sierras que actúan juntas en cada lado. El sistema de eliminación automática de despojos que se pueda utilizar en los aserraderos menos especializados debe construirse en el propio aserradero.
Retestado
Hay tres clases de sierras de retostar: la de una hoja de sierra que corta las piezas que llegan en el transportador a medida que las detiene el operador; la retestadora de dos sierras que corta a lo largo cuando las piezas pasan transversalmente; y la retestadora de sierra múltiple, que corta a longitudes determinadas y elimina los defectos a medida que las piezas pasan por ella. Cada una de estas retestadoras puede automatizarse para reducir la mano de obra necesaria, para acelerar la operación, y para que el operario tenga más tiempo para observar las piezas y decidir su calidad.
La retestadora de dos sierras se automatiza motorizando el mecanismo de desplazamiento de la sierra. Las sierras pueden acercarse o alejarse una de otra mediante un motor que se gobierna por levas e interruptores de límite de carrera. En un tipo más perfeccionado, una sierra permanece fija mientras la otra se mueve. Esto permite mantener una «línea cero» en la retestadora.
La retestadora de sierra múltiple se automatiza colocando interruptores de límite de carrera en la mesa de retostar, los cuales permiten el recortado automático de las testas.
La automatización de una retestadora de una sierra, con correa evacuadora, consiste en disponer topes automáticos en el evacuador y accionar la sierra mediante un cilindro de aire comprimido o hidráulico.
Al igual que en los otros dispositivos automáticos, los transportadores de desperdicios que evacúen los residuos de retostado y el serrín de modo eficaz son fundamentales para el funcionamiento de una retestadora automatizada.
Clasificación de la madera
El equipo que en la actualidad existe para automatizar la clasificación de la madera es escaso. Existen transportadores sin fin para madera recién aserrada, en forma de unidad «compacta», para la clasificación de la madera por el método seguido con este transportador, con arreglo al cual las piezas se transportan de costado en una serie de cadenas sin fin y se sacan longitudinalmente, en sentido perpendicular a la cadena, para formar las pilas.
La clasificación con las piezas a lo largo se automatiza mediante el llamado «clasificador de canto». La madera se clasifica por medio de rodillos giratorios fenestrados o de una correa móvil, a una altura de 3 m. desde el suelo. La madera cae de canto en el rebaje y se traslada longitudinalmente por los rodillos. Cada rebaje termina en su «caja», que es simplemente un espacio abierto al lado del transportador, con una pendiente que desemboca en una serie de patines sobre los que cae la madera. En general, la clasificación de canto se ha utilizado para la madera aserrada ligera y corta, de hasta 16 ó 20 pies, estableciéndose relativamente pocas categorías (por ejemplo, sólo 12).
Las apiladoras automáticas se encuentran en un estado de desarrollo relativamente poco avanzado y no se ven por lo general más que en las serrerías más importantes.
Los principios que se aplican en la construcción de una serrería automática difieren notablemente de los que sirven para construir un aserradero de tipo antiguo, que depende de la limitación que imponen el esfuerzo muscular y la habilidad del hombre. Una serrería automatizada no es sólo una serrería que dispone de equipo automático, sino que está montada de forma que la distribución de las máquinas y la trayectoria seguida por la madera rolliza y aserrada sean lo más eficaces posibles. Deberán instalarse transportadores adecuados y construidos correctamente, de forma que la serrería sea «autoevacuadora». Existen muchos diseños de serrerías automáticas que pueden adaptarse a cada caso particular.
Las serrerías que se propongan trazar un programa de automatización progresiva deberán tener en cuenta varios factores importantes:
1. La automatización requiere operarios con un cierto grado de especialización y preparación. Al instalar equipos automatizados, habrá que tener en cuenta, al mismo tiempo, la necesidad de contar con obreros que puedan manejar este equipo, o de capacitar a otros para ello.2. El equipo de automatización requiere una buena conservación preventiva. Habrá que tomar medidas para el mantenimiento del equipo automático al instalarlo.
3. Las ideas y las máquinas nuevas exigen un período de transición. Es necesario ajustar o corregir los defectos. Es posible que la producción descienda por debajo de la normal en un breve período durante esta transición. La administración deberá prever de antemano este período de transición para obtener la mejor cooperación entre supervisores y obreros.
Pero la automatización de las serrerías aumenta la eficacia del aserrado y permite aprovechar al máximo la mano de obra, el tiempo y las materias primas. La automatización progresiva de las serrerías es un método satisfactorio para lograr estos resultados.
