“MÁQUINAS Y EQUIPOS INDUSTRIALES TEM”

ContenidoUNIDAD 1: Equipos de Transporte de Solidos...................................................6

Que es una Maquina...........................................................................................4

Definiciones Importantes....................................................................................5

Cintas Transportadoras.......................................................................................8

Caracteristicas....................................................................................................8

Caudal Transportado.........................................................................................15

Potencia de Accionamiento...............................................................................18

Transporte de Tornillo.......................................................................................21

Construccion.....................................................................................................22

Calculo de Capacidad........................................................................................23

Calculo de Potencia de Accionamiento.............................................................24

Transporte de Rastra………………………………………………………………………………………….26

Transportes por Cadena…………………………………………………………………………………….27

Unidad 2: Equipos de Transporte de Fluidos...................................................28

Bombas y Ventiladores.....................................................................................28

Bombas……………………....................................................................................29

Impulsion de Liquidos.......................................................................................30

Carga de Impulcion o Succion...........................................................................31

Aparatos para la impulcuion de Liquidos..........................................................32

Bombas de desplazamiento positivo o Volumetricas........................................33

Bombas de Diafragma......................................................................................35

Bombas Centrifugas..........................................................................................36

Calculo de una Bomba Centrifuga.....................................................................37

Ventiladores......................................................................................................39

Unidad 3: Equipos de Procesos Madereros......................................................42

Descortezadores...............................................................................................44

Astilladores.......................................................................................................46

Sierras...............................................................................................................47

sierras Circulares para Madera.........................................................................48

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Proceso de Remanufactura………………………………………………………………………………..52

Cepillado…………………………………………….……………………………………………………………….53

Teoría de corte periférico…………………………………………………………………………………..54

Cinemática del proceso de cepillado…………………………………….…………………………..55

Funcionamiento de los Equipos que intervienen en el proceso de Cepillado…..56

Proceso de Cepillado………………………………………………………………………………………….55

Cuchillos………………………………………………………………………………………………………………57

Principio de funcionamiento de una maquina cepilladora………………………………..57

Partes de una maquina cepilladora……………………………………………….………………….59

Proceso de Trozado……………………………………………………………………………………………60

Funcionamiento de una Maquina Trozadora…………………………………………………….61

Descripción de una Maquina Trozadora……………………………………………….……………62

Proceso Finger Joint……………………………………………………………………..…………………..63

Finger Joint…………………………………………………………………………………………………………63

Ventajas de las uniones Finger…………………………………………………………….…………..64

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Tipos de uniones Finger……………………………………………………………………………..……..64

Efectos de la Geometria del diente sobre la resistencia de la tabla…………………65

Equipos que intervienen en el proceso Finger………………………………………….………66

Proceso de Moldurado………………………………….…………………………………………………….68

Fabricación de Molduras…………………………………………………………………………………….69

Funcionamiento de una Maquina Moldurera………………………………………..…………..70

Partes Principales de una Maquina Moldurera…………………………………………..………71

Fresas………………………………………………………………………………………………………………….72

Unidad 4: Equipos de Procesos de Pulpa y Papel............................................73

Celulosa……………………………………………………………………………………………………………………………………….74

Materias Primas, Maderas utilizadas.................................................................75

Proceso de Produccion de Celulosa Kraft..........................................................76

Fase N°1 Preparacion de la Madera..................................................................77

Fase N°2 Coccion..............................................................................................78

Fase N°3 Blanqueo ECF.....................................................................................80

Fase N°4 Secado, Embalado.............................................................................82

Fase N°5 Recuperacion y Energia.....................................................................83

Fase N°6 Tratamiento de Efluentes..................................................................86

Fase N°7 Control de emisiones Aereas y Olores...............................................86

Fase N°8 Disposición de residuos Sólidos….……………………………………………………..86

Equipos de Cocción de Astillas, Digestor....……………………………………………………..88

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Cocción de Celulosa…………………..………………………………………………………………………89

Proceso de Blanqueo…………………..…………………………………………………………………….89

Proceso de Producción de Pulpa Mecánica…………………………………………………………91

INTRODUCCION A LA ASIGNATURA

¿Qué es una maquina?

Maquina es todo conjunto mecánico completo, destinado a efectuar una transformación energética o a realizar una operación tecnológica.En esta definición entran todas las maquinas motrices y operadoras que transforman energía hidráulica o térmica en energía mecánica o viceversa.

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Por ejemplo un reductor es un denominado convertidor de par, puesto que transforma el par en la entrada en otro diferente a la salida.Otra definición nos dice que maquina es una combinación de mecanismos y de otros componentes, que transforma, transmite o emplea energía, carga o movimiento para un propósito específico. Esta definición no varía de la anterior.

¿Qué es una maquina?Una maquina es un dispositivo autónomo cuando no forma parte integral de otra máquina, como por ejemplo si su distancia entre centro quedara condicionada por la separación de dos ejes donde debe ir acoplado, los cuales pertenecen a otra máquina.Una maquina va a ser completo y autónomo, cuando no esté incluido en otraMáquina, por tanto se le puede dimensionar libremente para aplicarlo y utilizarlo en otra unidad operacional sin agregarle ni quitarle nada esencial.

Una maquina está constituida por:• Un conjunto de elementos móviles• Conjunto de elementos fijos• Una caja o estructura donde apoyar todos estos elementos,

protegerlos y resistir esfuerzos internos que tienden a desplazar sus elementos, dotarla de elementos de anclaje y/o sujeción y dispersar al ambiente el calor generado por sus elementos internos producto de las perdidas mecánicas.

¿Qué es un Equipo Industrial?Un equipo industrial es un conjunto de máquinas y elementos que conforman una unidad armónica y operacional con un objetivo preciso y condiciones funcionales claramente definidas.

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Definiciones Importantes:El concepto de energía está relacionado con la capacidad de generar movimiento o lograr la transformación de algo.El torque y la potencia son dos indicadores del funcionamiento del motor, nos dicen que tanta fuerza puede producir y con qué rapidez puede trabajar.La fuerza que producen los cuerpos en rotación es lo que llamamos torque. El torque es una fuerza que tiende a rotar o hacer que las cosas giren, por ejemplo, al abrir una puerta, al girar una llave en la chapa o al lavarnos las manos, uno está aplicando un torque.La potencia indica la rapidez con que puede trabajar el motor. La potencia máxima es el mayor número obtenido de multiplicar el torque del motor por la velocidad de giro en que lo genera.Trabajo y TorqueA la fuerza aplicada sobre un cuerpo para moverlo una determinada distancia, se le denomina Trabajo (L). Por lo tanto, trabajo es fuerza x distancia.

L = F x d Las unidades más usuales de trabajo son el kilográmetro, el Joule (J), la Caloría (cal) y libras-pie (lb-ft). Podemos imaginar el trabajo como energía.En el movimiento rotativo, las cosas se mueven en círculos en vez de en líneas rectas.

De igual forma que en el movimiento lineal, debe aplicarse un torque para que algo gire. El torque se mide en la cantidad de fuerza aplicada tangencialmente a una distancia dada y el resultado es en unidades de fuerza x distancia.En el sistema métrico, usamos Newton x metros (N.m). En EE.UU., utilizan libras x pie (lbs.ft).

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Pensemos en una llave apretando un perno. Mientras más largo es su mango, mayor es el torque ejercido con la misma cantidad de fuerza. Esto es un Trabajo Rotativo.

PotenciaLa potencia es que tan rápido podemos hacer un trabajo o que tan rápido podemos entregar energía. Se mide como el Trabajo / Tiempo o Fuerza x Velocidad.El concepto es el siguiente: Si se mueve un ladrillo que pesa 1 kilo, a una distancia de 1 kilómetro, el trabajo realizado es de 1000 kilográmetros; pero no nos dice nada respecto de la potencia necesaria para mover ese ladrillo. Pero si yo muevo ese ladrillo de 1 kilo, la misma distancia en 1 minuto, la potencia será 60 veces superior que la potencia para hacerlo en una hora. Tenemos que tener muy claro que la potencia necesaria para hacer un trabajo, aumenta siempre con la velocidad.Las unidades usuales de potencia son el Watt (1 Watt = 1 J/s), lb-ft/s, o caballos vapor CV, o caballos de fuerza HP (1 HP = 1,014 CV).

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Unidad I

EQUIPOS DE TRANSPORTE DE SOLIDOS

Cintas transportadoras y componentes

Una cinta transportadora o transportadora de banda es un sistema de transporte continuo formado básicamente por una banda continua que se mueve entre dos tambores.

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Existen bandas transportadoras para uso ligero y uso pesado. La banda es arrastrada por fricción por uno de los tambores, que a su vez es accionado por un motor. El otro tambor suele girar libre, sin ningún tipo de accionamiento, y su función es servir de retorno a la banda. La banda es soportada por rodillos entre los dos tambores.Las cintas transportadoras se usan principalmente para transportar materiales granulados, agrícolas e industriales, tales como cereales, carbón, minerales, etcétera, aunque también se pueden usar para transportar personas en recintos cerrados (por ejemplo, en grandes hospitales y ciudades sanitarias).

Características

• Es uno de los transportes más eficientes en el manejo de materiales a granel. Admiten grandes distancias de transporte con altos rendimientos y con un bajo consumo de potencia.• Su principio es el transporte de material sobre una banda flexible(Telas de algodón, nylon, o poliéster, con o sin coberturas de goma, pvc, o poliuretano; mallas de acero o plásticas, enrejadas o en láminas; etc.), la cual se adapta a las necesidades y características del material.• La banda se desliza sobre una cuna de rodillos, los cuales acompañan y guían la banda en todo su recorrido, tanto sea cargada o descargada. La trayectoria puede ser horizontal, inclinado, o una combinación de estas direcciones.

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Bastidor. Estructura portante, normalmente metálica, que soporta el resto de los mecanismos. Se adapta al terreno y soporta todos los elementos necesarios de accionamiento, soporte y mantenimiento de la cinta transportadora. En función del terreno y el uso puede ser rígido o flexible y adaptarse al terreno. La curvatura admisible en el plano vertical está limitada por la tensión necesaria de la banda y el peso del mineral a transportar. La banda no debe separarse de los rodillos en un funcionamiento normal.

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El ángulo en el plano horizontal debe ser muy reducido, en función de la elasticidad de la banda; para cambios de sentido bruscos es necesario descargar una cinta recta en un segundo equipo que tome la dirección adecuada.Estaciones superiores. Formada por rodillos separados regularmente, tiene por misión soportar la banda cargada y dar la forma de artesa requerida para el transporte. Las forma de la artesa responden al número y tipo de montaje de los rodillos que puede ser fijos o de tipo guirnalda (una línea de rodillos se sujeta solo en los dos extremos), siendo más normal en minería el montaje fijo por rodillo por la mayor resistencia y mejor guiado de la banda.En el esquema y tabla siguientes se dan las principales características para diferentes montajes.

El diámetro de los rodillos varía de 90 mm a 200 mm para los rodillos normales portantes y hasta 300 mm para los de impacto y de retorno.

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Para los rodillos inferiores, que soportan solo la banda en retorno se admite una separación doble o triple que en los de carga, separación entre 2 y 6 m, normalmente. La artesa utilizada es lisa con rodillo único.

Sistemas motrices. Son los encargados de transmitir la energía necesaria para el desplazamiento de la cinta, mantener la velocidad fijada de

desplazamiento y frenar la cinta cuando se demanda. La capacidad de transmisión de tensión a la banda está limitada por el tipo de rozamiento (tipo de contacto) y por el ángulo abrazado según la fórmula de Euler, y por este motivo, a veces, se necesita más de una cabeza motriz ya que el ángulo abrazado está limitado por diseño.

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Tambores. El diámetro de los tambores de arrastre, de retorno y de desvío, debe ser suficiente para no transmitir torsiones a los elementos resistentes que componen la banda, ya sean textiles, poliamidas o de alambres metálicos y producir roturas prematuras en la banda.De forma orientativa y para bandas con almas de algodón, poliéster o poliamida se admite una proporcionalidad de 100 a 150 veces el espesor del elemento resistente unitario embutido en la banda, y para bandas con elementos resistentes a la tracción de cables de acero se considera necesario

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de 300 a 600 veces, incluso 800 veces, el diámetro del hilo del cable2 para no transmitir torsiones elevada y efectos de fatiga al cable resistente.Los rodillos que soportan la tensión de la banda, que es muy elevada, deben de ser de construcción robusta y tener un eje adecuado para el servicio a dar. Según el diseño pueden ser recubiertos de goma para aumentar la adherencia o tipo autolimpiable.Bandas. Son los elementos que transportan y soportan directamente la carga y se componen de la parte resistente o carcasa y la parte de recubrimiento o gomas elásticas que protegen a la carcasa.El elemento resistente depende del tonelaje a transportar, la distancia y en general de las características mecánico - resistentes del sistema y el recubrimiento depende del tipo de carga más o menos abrasiva, de las toneladas, de la distancia a salvar y en general de la necesidad de asegurar la protección a la carcasa. Su espesor es muy variable, depende del fabricante, pero se puede dar una orientación de espesor de recubrimiento entre 4 mm y 30 mm para bandas de ancho entre 1.000 mm y 3.200 mm.Otros sistemas. Las cintas disponen de frenos, mecanismos anti retorno para evitar por parada del motor o fallo del sistema el retroceso de la cinta, dispositivos de tensado que mantiene la tensión de la banda y actúan de almacén de banda para acomodar las variaciones de longitud por temperatura (admiten ligeras modificaciones en el trazado en cuanto a longitud y se evitan empalmes de cinta posteriores) y proporcionan un cierto grado de tolerancia en la banda para ligeras modificaciones en longitud.El tensado puede ser fijo mediante muelles, sistemas hidráulicos o mediantesCabrestantes para bandas muy largas y que necesitan altas tensiones.

Ejemplos de algunos detalles constructivos de cintas transportadoras:

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Caudal transportadoEl caudal horario de material que puede transportar una cinta se obtiene mediante la expresión:

Qv (m3/h) = 3.600 · S · v · KQm (t/h) = Qv · Pm

S: Área de la sección transversal de la carga (m2).v: Velocidad de la cinta en (m/s).k: Coeficiente de reducción por la inclinación de la cinta.Pm: Densidad del material suelto (t/m3).

k = 1 + 0,002·Gr – 0,0005·Gr2

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Gr: Angulo de inclinación de la cinta en grados sexagesimales (rango de validez 0°-30°

Superficie útil, SLa sección transversal de carga se deduce de la geometría de la artesa y de la disposición de la carga, y para una artesa de tres cilindros genérica, la sección S puede dividirse en secciones geométricas tal como las indicadas en el esquema y para este supuesto el valor de la sección transversal de la cinta viene dada por la expresión:

S = SI + SII + 2·SIII

B: Ancho de la banda (m).B1: Ancho de la banda ocupado por el material, con los márgenes de seguridad, y según el ancho de banda se debe considerar:B1 = 0,9·B – 0,05; para B < 2 m; cuando B = 2 m se tiene que B – B1 = 0,25 m;B – B1 = 0,25 m cuando la banda supera los 2 m de anchura, que se considera margen de seguridad suficiente para evitar derrames por sobrecarga. Este margen se considera suficiente seguridad para evitar derrames por encima de la banda en su movimiento.a: Longitud del rodillo central (m).b: Longitud de trabajo de los rodillos laterales (m).𝜆: Angulo de artesa. Estandarizados para: [0°] – 20° - 25° - 30° - 35° - 40° - 45°.β : Angulo de talud dinámico del material. Corresponde a la pendiente que adquieren los materiales con la cinta en movimiento. Se puede tomar como referencia que el ángulo de talud dinámico es siempre positivo por el sistema

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de carga central (β > 0) y se puede estimar, en función del ángulo de reposo dado en la Tabla 12.1 que se adjunta, mediante:

β = (angulo_reposo – 10) / 2.

Velocidad de la cinta, vLa velocidad de la cinta está relacionada con el diseño y el tipo de banda elegido.En general el diseño más económico se corresponde a velocidades mayores y el límite lo impone el tipo y naturaleza de los materiales transportados.De acuerdo con la expresión del caudal transportado, un aumento de la velocidad exige una banda más estrecha a igualdad de otros factores y así se puede poner una banda menor y hacer una estructura menos importante. Como efecto contrario, una velocidad más alta produce mayores rozamientos y consumos de energía más elevados en el transporte.Como criterio general se puede admitir que para materiales abrasivos, finos, ligeros, frágiles o de granulometría gruesa y muy pesada se deben escoger velocidades pequeñas y por el contrario, para materiales poco abrasivos, de densidad media y granulometría media se pueden tomar velocidades altas.

Potencia de accionamiento

La potencia de accionamiento de una cinta se formula por el principio físico de W=F·v, siendo “F” el conjunto de fuerzas resistentes al movimiento y “v” la velocidad de desplazamiento de la banda transportadora.

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La fuerza F se obtiene por la resistencia al giro de los rodillos que soportan la banda y esta es proporcional a un coeficiente por el peso que soporta cada unidad, más el conjunto de otras fuerzas resistentes que se formulan de forma individual o como fracción o coeficiente de la fuerza principal de resistencia a la rodadura.El accionamiento de una cinta transportadora debe vencer las resistencias y cargas que se producen durante su funcionamiento.

C: Coeficiente empírico, varía según la longitud del transporte, compensa errores o deficiencias de cálculo. Numero a dimensional.f: Coeficiente de rodadura o coeficiente de fricción de los cojinetes de los rodillos; se admite no considerar los efectos similares de los tambores por la diferencia muy notable en el número, por la utilización de rodamientos y la mejor fabricación.

Numero adimensional.PQ: Peso del material transportado por metro lineal, N/ml.PB: Peso por metro lineal de banda, kg/ml.PS: Peso por metro lineal de los elementos (rodillos) del ramal superior, kg/ml.Pi: Idem del ramal inferior (rodillos).δ: Angulo de inclinación de la instalación.

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L: Longitud del transporte, (m).H: Desnivel del transporte, (m).

Potencia del motorCalculada la tensión (fuerza) máxima como suma de las anteriores, la Potencia necesaria del motor de accionamiento será:

W(kW) = F·v / (102·µ); para f(kgf)

W(kW) = F·v / (1.000·µ); para f(N) y v(m/s

El rendimiento para el sistema de acoplamiento, se puede considerar la referencia de la tabla siguiente:

Los sistemas de potencia deben soportar las arrancadas por lo que se debenSobredimensionar de 1,3 a 1,6. En cintas pequeñas se considera de 2 a 2,2 veces la potencia teórica calculada.

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TRANSPORTE POR TORNILLO

Transportadores HelicoidalesEl transportador de rosca consiste en un eje de acero, sobre el cual se desarrolla una espiral, que gira dentro de un canal. El eje es propulsado por un motor y el acople se produce a través de engranajes o cadenas.Este transportador se utiliza para el movimiento de materiales abrasivos y no abrasivos, en horizontal y oblicuo con pendiente que no supere los 30°.Se emplean para producciones de 2,5 a 80 m3/h y distancias cortas. Para producciones hasta de 5 m3/h a distancias medianas también resulta económico. Tienen las ventajas de ser de construcción sencilla y de poca altura, de ofrecer comodidad para la extracción y de costar poco la instalación y vigilancia. Un punto, en contra es que consumen mucha energía a causa del rozamiento que se produce entre el tomillo y el material a transportar. Otro punto desfavorable es que puede producir la rotura del material transportado y en algunos casos una especie de molido, que disminuye el valor de dicho material.-La capacidad de transporte de un transportador de rosca depende del diámetro de la rosca, de las dimensiones del paso y del número de evoluciones del eje, numero de revoluciones que suelen ser de 50 a 120 por minuto.

Transportador Helicoidal: (a), introducción del material; (b), caja de la rosca; (c), rosca; (d), compuerta de extracción; (e), accionamiento con polea fija y loca y engranaje cónico; (f), soporte intermedio de la rosca.

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Construcción. La rosca suele ser de plancha de acero, y hoy se suelda sobre un tubo, también de acero. El eje de la rosca es excéntrico respecto a la caja, de manera que el espacio libre entre la rosca y el fondo de la caja aumente en forma de cuña en el sentido de la rotación, lo cual tiene la ventaja de que el material y la rosca sufren menos. Como, por otra parte, se evitan así los atascamientos de los materiales a granel, el consumo de energía es menor. La separación entre los soportes del eje de la rosca es de 2,5 a 3,5 m. Para materiales que desgastan mucho (carbón, minerales, arena y otros semejantes) se emplean también las roscas de hierro fundido. Las cintas en espiral no se atascan tan fácilmente pero solo son apropiadas para pequeñas producciones. Los tornillos cuya rosca está formada por planchas separadas inclinadas, se emplean solo para objetos secúndanos o bien para que al mismo tiempo sirvan para mezclar diferentes materiales a granel. Para pequeños transportes a reducidas distancias, el accionamiento se hace por correa y por engranajes cónicos, entre la polea y la rosca.- La caja de la rosca se construye de plancha de acero con ángulos de refuerzo en los bordes.

Par la determinación de la capacidad y potencia del transportador se utilizan las siguientes formulas:

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CALCULO DE CAPACIDAD

CALCULO DE POTENCIA DE ACCIONAMIENTO

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A continuación se da una tabla de capacidades volumétricas máximas de transporte en transportadores de roscas industriales.

Transporte de rastra

Los transportadores de rastras son adecuados para el transporte de prácticamente todos los productos en polvo y granulados, con una capacidad de hasta 400 m³/hr y con una longitud máxima de transporte de aproximadamente 40 m. Los transportadores de rastras se usan en particular si se necesita de transporte libre de residuos; con modificaciones especiales, dicho transportador puede elevar el producto a un ángulo de 40°.

Las ventajas que presenta es que es un transporte limpio y sin residuos, con un bajo consumo de energía, funcionamiento sin polvo, dimensiones

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favorables y un alto grado de facilidad en el mantenimiento. Es posible hacer diseños especiales, como acero inoxidable o galvanizado, así como modificaciones para transporte inclinado.

Transportadores de Cadena

El transportador de cadena es un medio fiable de transporte continuo, horizontal o inclinado, de productos granulados o en polvo con un diámetro máximo de partícula de +/- 15 mm. Los transportadores de cadena son adecuados para el transporte de altas capacidades en distancias largas. También se usan como equipo de dosificación o de descarga.

Una cadena continua corre por una canaleta rectangular. Esta cadena transporta el producto en una dirección de la canaleta, mientras que la parte de regreso permanece vacía. Las uniones de la cadena vienen con

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rastras que transportan el producto. El transportador de cadena es impulsado al final de la canaleta por un engranaje. La rueda de retorno cuenta con un dispositivo tensionante. De la entrada a la salida, el producto es arrastrado por el fondo de la canaleta como una masa fluida. La parte vacía del retorno está sustentada a todo lo largo.

Conforme el producto forma una masa compacta durante el transporte, el espesor de la capa es mayor que la altura de las rastras. El transportador de cadena se puede diseñar con salidas intermedias con rampas, en un diseño de control manual, pero por lo general es con control electro neumático o eléctrico. Si por alguna razón no se puede descargar el producto, hay una válvula de derrame con sensores de producto que apaga el transportador.

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Unidad II

BOMBAS Y VENTILADORES

BOMBASLas bombas son dispositivos mecánicos empleados para el transporte de líquidos por las redes de tuberías.El desplazamiento de fluidos, líquidos o gases (en ocasiones incluso con sólidos en suspensión) se desarrolla normalmente en sistemas de flujo, más o menos largos y complejos que implican conducciones rectas, generalmente cilíndricas de diámetros variados, enlazadas por uniones convenientes, curvaturas, codos, válvulas, etc. A través de estos sistemas el fluido solo fluye espontáneamente si su energía total disminuye en la dirección del flujo. De no ser así, habrá que comunicarle energía desde el exterior mediante dispositivos tales como bombas, en el caso de líquidos, o compresores, soplantes o ventiladores, en el caso de gases. Tal aporte

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de energía puede invertirse en aumentar la velocidad, la altura o la presión del fluido.La cuantía de la energía que deberá suministrarse a un fluido para conseguir su desplazamiento por un sistema determinado dependerá de su caudal, de la altura a que deba elevarse, de la presión con que se requiera al final de su recorrido, de las longitudes y diámetros de los tramos rectos de conducción, de los accidentes (ensanchamientos, estrechamientos, curvaturas válvulas, codos, etc.) intercalados entre ellos y de sus propiedades físicas, fundamentalmente su viscosidad y su densidad.

La ecuación de Bernoulli:

Aplicada a los extremos del sistema de que se trate permitirá el cálculo de la energía (W) que debe comunicarse a la unidad de masa del fluido circulante. Con ella y el caudal másico de flujo que se desee (m) se obtiene la potencia teórica necesaria para el flujo deseado:

P = m W (W)Son muy variados los tipos de flujos y fluidos que pueden presentarse, aunque fundamentalmente puede dividirse en flujo de líquidos incompresibles) y flujo de gases (compresibles, aunque si la variación de presión es baja pueden considerarse incompresibles). A modo de ejemplo se citara entre los primeros: bombeo de productos petrolíferos como crudos, gasolinas, naftas, gasóleos, etc. servicios de agua para calefacción o enfriamiento en cambiadores de calor, servicios agua potable y alcantarillado en las grandes ciudades; bombeo de ácidos, álcalis y todaclase de productos químicos desde sus depósitos almacén hasta las unidades en que se requieran, etc. En cuando a los gases, podemos citar el flujo de gas natural a grandes distancias; servicios de gas propano, de aire comprimido, etc. A su vez, los fluidos pueden ser gases o liquidos poco viscosos, líquidos de elevada viscosidad, newtonianos o no, con o sin sólidos en suspensión, corrosivos o inertes, etc.

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IMPULSION DE LIQUIDOS

El balance de energía mecánica entre dos puntos se expresa mediante la ecuación de Bernoulli en unidades de energía por unidad de masa (J/kg). Sin embargo,la ecuación de Bernoulli suele expresarse en unidades de energía por unidad de peso, teniendo el mismo significado físico. De esta forma la ecuación de Bernoulli se obtiene dividiendo ambos términos por la aceleración de la gravedad g, teniendo unidades de J/N, que dimensionalmente es equivalente a longitud (m). De esta forma, los distintos sumandos de la ecuación de Bernoulli se les denominan cargas o alturas.Considerando que los líquidos son incompresibles, la ecuación resultante queda de la forma:

donde H = W/g, se le denomina altura proporcionada por la bomba, mientras que el término Σ F/g se le suele denominar perdida de carga. La bibliografía y los fabricantes de bombas utilizan la ecuación de Bernoulli expresada en m, por lo que en este tema los balances de energía mecánica se abordaran de esta forma.

Cargas en el sistema

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Un sistema típico en el que se bombea un líquido es el indicado en la siguiente figura:

Donde z3 = z4, que al poder tomarse como origen de alturas, es igual a cero. A partir de este esquema se definen los siguientes conceptos.

Carga de aspiración o succión: Es el valor de la energía que posee el fluido al llegar a la boca de succión de la bomba hidráulica, expresada en metros de líquido. Se define como la suma de la carga de presión, la carga cinética y la altura geográfica o cota en la boca de succión de la bomba, de acuerdo con la figura anterior:

Si se plantea el balance de energía mecánica entre los puntos 1 y 3:

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Aparatos para la impulsión de líquidos

Las formas de impulsar un fluido, líquido o gas, a través de una conducción son muy variadas, aunque básicamente se pueden reducir a una de las siguientes:

a) por desplazamiento volumétrico del fluido, bien sea mecánicamente o con la ayuda de otro fluido (bombas de desplazamiento positivo, etc.) b) por impulsión mecánica, mediante la acción de la fuerza centrifuga (turbo bombas, ventiladores y turbocompresores)c) por transporte de cantidad de movimiento mediante un segundo fluido (eyectores, etc.)d) por la acción de un campo magnético (bombas magnéticas).

Los aparatos destinados a la impulsión de líquidos se denominan bombas. La forma en que dicha impulsión se produce puede ser variada, aunque suele ser de dos tipos principales correspondiéndose con los tipos a) y b) enunciados:

a) Bombas de desplazamiento positivo o volumétricas. En este tipo de máquinas el líquido es introducido y confinado en un cierto espacio de la bomba, donde se le comunica la energía, siendo desplazado a continuación hasta la zona de expulsión. Este tipo de bombas proporciona una cantidad constante de líquido en cada embolada o revolución de la parte móvil, sin que el líquido pueda circular libremente a través del cuerpo de la bomba. Esta, lógicamente, no puede funcionar con la salida cerrada y si se quiere disminuir o suprimir el caudal sin parar la bomba, es necesario recircular parte o todo el líquido bombeado, respectivamente.

b) Turbo bombas. En este tipo de bombas se aumenta la energía cinética del líquido mediante un rodete giratorio, que todavía en el interior de la bomba se transforma en energía de presión. En ellas el líquido si puede circular libremente a su través, pues recibe la energía por acción de giro que le comunica un disco giratorio a gran velocidad, sin necesidad de serconfinado en espacios interiores. Las turbo bombas se clasifican en bombas centrifugas, helicocentrifugas y axiales en función de la trayectoria que siga el fluido a lo largo del rodete giratorio.

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Bombas de desplazamiento positivo o volumétricasEn este tipo de bombas, el caudal de salida dependerá solamente del tamaño de la bomba, su diseño, y será independiente de las características del sistema en que se encuentre, ya que el caudal de líquido en cada embolada es constante al trabajar el motor a velocidadconstante. Según sea el mecanismo de impulsión del líquido, se dividen en: alternativas y rotatorias.

Bombas de desplazamiento positivo o volumétricasEn este tipo de bombas, el caudal de salida dependerá solamente del tamaño de la bomba, su diseño, y será independiente de las características del sistema en que se encuentre, ya que el caudal de líquido en cada embolada es constante al trabajar el motor a velocidadconstante. Según sea el mecanismo de impulsión del líquido, se dividen en: alternativas y rotatorias.2.5.a).

Para evitar esta fluctuación se suele disponer un depósito lleno de aire a la salida de la bomba (pulmón), que por compresión y expansión del aire de su interior amortigua las oscilaciones del caudal. Otra forma muy frecuente consiste

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en utilizar émbolos que actúan por las dos caras (acción doble), de forma que cuando aspira por un lado, está expulsandopor el otro, como se indica en la Figura 2.6. En la Figura 2.5.b) se aprecia el efecto conseguido sobre el caudal.Un paso más en este sentido lo constituyen las bombas con dos o más cilindros de acción simple o doble, desfasados en medio recorrido. El flujo total que proporcionan es del tipo esquematizado en la Figura 2.5.c).

Las bombas de pistón o embolo son útiles para la impulsión de líquidos viscosos por el elevado esfuerzo cortante que se crea sobre las paredes del cilindro al paso del embolo, lo que favorece la estanqueidad del conjunto; sin embargo, no se pueden utilizar para líquidos que contengan sólidos abrasivos, debido al daño que ocasionarían sobre las superficiespulidas del interior.

El rendimiento volumétrico de estas bombas, definido como cociente entre el volumen real del líquido suministrado y el volumen barrido por el cilindro, es superior al 90 por 100. El rendimiento mecánico oscila entre 40 y 50 por 100, para las bombas pequeñas, y 70-90 por 100, para las bombas grandes. El número de emboladas puede oscilar entre 20 y 200 por minuto.Algunas desventajas son su tamaño relativamente grande y su elevado coste inicial y de mantenimiento.

Las bombas de diafragma son similares a las de pistón o embolo. Difieren de estas en que la parte móvil está constituida por una membrana flexible de metal, caucho o plástico, accionada mecánica o neumáticamente (Fig. 2.7).

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Su principal ventaja es que no precisa empaquetadura ni prensaestopas para evitar la fuga de líquido entre las partes fijas y móviles, por lo que son muy utilizadas para impulsar líquidos tóxicos o peligrosos, y también líquidos esterilizados. El principal problema que presentan es, naturalmente, el de la vida relativamente corta del diafragma, y su riesgo de rotura, por lo que los costes de mantenimiento pueden ser elevados. Suele utilizarse para bombear líquidos corrosivos y líquidos con sólidos abrasivos en suspensión.

b) Bombas centrifugasElevan el líquido por acción de la fuerza centrífuga que le imprime un rotor colocado en su interior, el cual es accionado por un motor.Toda Bomba. Centrifuga consta de un rotor de pocos alabes fijos, el cual gira dentro de una caja envolvente, generalmente de forma espiral.De acuerdo a características de su rotor las BBAS centrifugas se pueden clasificar como sigue:

Desde el punto de vista funcional:

• Bombas de Voluta; cuando el rotor está rodeado de una caja en espiral que va reduciendo gradualmente la velocidad de la corriente, con el consiguiente aumento de presión.• Bombas difusoras: cuando el rotor está rodeado de una serie de alabes fijos (corona directriz).

Desde el punto de vista de la aspiración:

• Bombas de succión simple: cuando el líquido ingresa al rotor desde un solo lado y en las cuales hay un importante empuje axial.• Bombas de doble succión: cuando el ingreso del líquido al rotor se hace por ambos lados del mismo; este tipo ofrece la ventaja de un rotor simétrico que, teóricamente, elimina empuje axial.

Por la posición del eje:

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• Bombas horizontales (las más comunes)• Bombas verticales (para pozos profundos).

Por presión alcanzada:

• Bombas de baja presión (con rotor, en general sin directrices)• Bombas de media presión (con rotor con directrices).• Bombas de alta presión, con varios rotores y directrices.

Calculo Bomba Centrifuga:

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Numero especifico de revoluciones (ns): o velocidad especifica corresponde al número de giros de una bomba geométricamente semejante a la bomba considerada, que eleva 75 kilogramos de liquido por segundo, a la altura de 1 mt, es decir desarrolla un trabajo de 75 Kgm y una potencia útil de 1CV.

Ventiladores

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Los ventiladores son máquinas hidráulicas que reciben energía mecánica de un motor y entregan energía cinética y potencial a un gas, supuestamente, incompresible. El funcionamiento de estas máquinas es similar al funcionamiento de las bombas centrifugas.

Estas máquinas incrementan la presión de un gas solo hasta un valor menor de 0,1 atm. Cuando el incremento de presión supera los 0,1 atm., estas máquinas se denominan: Ventiladores – Compresores o Sopladores.

Los ventiladores se usan:

• Para ventilación de salas, oficinas, piezas.• Extracción de humos, gases, aires con polvo, etc.• Secado de procesos industriales• Para refrigeración y acondicionamiento de Aire.

Los ventiladores-compresores se usan:• En acererías y altos hornos.• Para impulsar gases a través de conductos, toberas, etc.

CLASIFICACION:39

De acuerdo a la presión total desarrollada, los ventiladores se clasifican en:

• De baja presión, cuando la presión total desarrollada es inferior a 0,01 atm.

• De media presión, cuando la presión total desarrollada está comprendida entre 0,01 y 0,03 atm.

• De Alta Presión, presión total desarrollada superior a 0,03 atm.

De acuerdo a la dirección del flujo los ventiladores pueden ser:• Centrífugos (de discos, paletas o alabes múltiples)• Axiales o helicoidales.

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De acuerdo con la función que desempeñan, los ventiladores pueden ser:

• Aspirantes, cuando descarga el gas directamente a la atmosfera.

• Impelentes, cuando aspira de la atmosfera.

Unidad III

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EQUIPOS DE PROCESOS MADEREROS

DESCORTEZADORES:

Son equipos forestales e industriales cuyo objetivo es separar la corteza del árbol, previo a su procesamiento, para madereo, astillado, etc.Su objetivo es conseguir residuos con mayor valor técnico y económico, y por otro lado eliminar piedras y otras impurezas que suele haber en la corteza, que pueden ser causa de un desgaste rápido o deterioro de sierras y cuchillos astillado, etc.

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Separar la corteza de la madera es una práctica que puede realizarse de forma manual y mecanizada.El descortezado manual se emplea cuando no se manejan volúmenes altos de madera en rollo o cuando la mano de obra tiene un bajo costo. Utiliza la fuerza de trabajo de los operadores y herramientas como hacha, pala o cuchillo de descortezar; las largas longitudes y el mínimo tiempo de almacenamiento de la tracería son otras características que lo hacen más eficiente.En cambio, en grandes volúmenes de madera poseen unidades para el descortezado mecánico;• El equipo de cabeza móvil es el más común en la actualidad, en el cual la troza es sostenida y girada por un sistema integrado.• Igualmente existen los descortezadores de tambor, cuyo principio de descortezado es la fricción entre las trozas que giran al interior de cada tambor.

Descortezador de Cabezal Móvil

Descortezador de Tambor

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Astilladores:Las astilladoras permiten partir la leña en segundos, sin tener que realizar un sobre esfuerzo. Estas

Astilladoras reducen la madera solida a pequeñas porciones mediante un mecanismo de corte con cuchilla. Son máquinas con aplicaciones forestales. Proporcionan la máxima comodidad para rajar los troncos. Se puede optar por una Rajadora con motor gasolina, eléctrico o toma de fuerza al tractor.

Todas ellas dotadas de un dispositivo de seguridad.

Los Chips o Astillas de madera son pequeños pedazos de madera proveniente del picado o destroncamiento, con una longitud variable entre 5 y 50mm, obtenidos por Cortes en dirección de la fibra. La calidad de la astilla o chip depende de la materia prima y de la tecnología utilizada en su producción. Es común encontrar tres tipos diferentes de chips de madera:

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Sierras:

Las sierras son máquinas de corte que se emplean para el rasgado de diferentes tipos de materiales. En particular en esta sección nos

avocaremos a revisar las maquinas empleadas para el corte y/o trozado de maderas.

En general, las sierras se clasifican en:

• Sierras circulares• Sierras de cintas

SIERRAS CIRCULARES PARA MADERA

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La sierra circular es una herramienta rotativa de corte en forma circular con muchas aristas de corte en el circunferencia que está destinada para cortar madera y materiales en base de madera.Las sierras circulares, se fabrican de materiales de la más alta calidad de dureza. Hoy en día su forma completa se corta con láser. El moldeo especial de las ranuras de dilatación e insonorización impide la deformación del disco y mejora la calidad del corte en condiciones difíciles (efecto de fuerzas centrifugas y calentamiento por la fricción de la pieza labrada del disco). De tal manera se conserva la alta calidad del corte y el ruido de la herramienta es muy bajo.

La sierra circular data de tiempos muy antiguos (AC) y a través del tiempo ha ido evolucionando para responder a las exigencias de las técnicas modernas, en máquinas de mayor precisión y múltiples funcionalidades.En las cintas circulares así como en las de cintas, se han resuelto los problemas de duración de estas, equipándolas con dientes de metal duro.Las sierras circulares con plaquitas de metal duro, son especialmente concebidas y previstas para el aserrado económico de toda clase de maderas, conservan sus capacidades hasta 200 veces más tiempo que los discos de sierra de acero ordinario. Lo importante de esto es el ahorro de tiempo por cambio de sierras frecuente, además de un aserrado preciso y un corte de la más alta calidad.La mejora en la calidad de las sierras circulares radica en los materiales empleados (composición), los métodos de fabricación, así como aspectos de diseño.Con el nacimiento del carburo metálico (carburo de tungsteno vitrificado), mezclado con polvo de hierro, el cual posteriormente se reemplazó por cobalto, bautizado con el nombre de WIDIA, se consiguen hoy día las máximas eficiencias y calidades de corte.

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Las consideraciones básicas a tener presente al momento de seleccionar una sierra circular tiene que ver con; el diámetro del disco, el agujero central y el número de dientes. La cuantificación de estos tres factores se determinara en función del tipo de aserrado a realizar, el tipo de avance y el grosor y tipo de madera a trabajar, así como su acabado superficial.El diámetro del disco está condicionado por el grueso del aserrado deseado, el cual debe ajustarse. Los dientes de la sierra no deben nunca sobrepasar 15 mm., sobre el material que se está aserrando.El agujero central debe ser escogido de manera tal de obtener un buen ajuste con el eje de la máquina. El juego entre el eje y el agujero del disco no debe jamás excede de 0,05 mm.El número de dientes, está determinado por el tipo de aserramiento, la velocidad de avance, el espesor del material, la naturaleza del material y la finura del corte deseado.Tipo de aserrado, un dentado de un paso de un paso de 20 a 40 mm., es adecuado para el aserrado en el sentido de las fibras de la madera (aserrado longitudinal).Los disco delgados exigen un gran número de dientes y los disco gruesos un número reducido de dientes.Un dentado de paso de 10 a 20 mm., es conveniente para el aserrado. El paso a escoger al interior de estos límites depende de la finura de corte deseada, el espesor del material y la velocidad de avance.Velocidad de avance, si la sierra operar en el sentido del material y se desea un mínimo de astillas en la parte inferior del material con viene aplicar la regla: velocidad de avance más elevado, numero de dientes más elevado está determinado por el tipo de aserramiento, la velocidad de avance, el espesor del material, la naturaleza del material y la finura del corte deseado.Grueso del material, en este caso es necesario aplicar la regla; material delgado gran número de dientes, materiales más grueso menos números de dientes.Naturaleza del material, es el factor más importante que determina el número de dientes y el paso siempre será del orden de 20 a 40 mm.Superficie de corte, el número de dientes, prácticamente, no tiene importancia en el terminado de la superficie de corte, cuando se corta en la misma dirección de las fibras de la madera. La velocidad de avance y el espesor del material son importantes cuando se trata de cortes transversales a las fibras de la madera y se desea tener un mínimo de

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astillado en la parte inferior del material, entonces se debe usar un disco con el mayor número de dientes.Velocidad de corte, en la industria de la madera la velocidad de corte se determina por factores como la fuerza de impacto máximo que puede soportar el material y la fuerza centrífuga requerida para asegurar la estabilidad del disco.

Remanufactura

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La remanufactura, implica la obtención de tablas y/o tableros con características especiales, tanto en su acabado superficial como en sus diseños (molduras), esto se realiza para obtener productos con un mayor valor agregado. En algunos casos se fabrican piezas por pedidos especiales.La madera proveniente de los aserraderos, es cuidadosamente seleccionada para garantizar los requerimientos específicos de cada producto final. Dentro de la remanufactura tenemos procesos tales como:

- Cepillado - Trozado - Finger joint - Fabricación de tableros - Etc.

Cada una de estos procesos utiliza diferentes equipos y maquinarias que están especialmente diseñados y con características especiales para cada producto determinado.

El proceso, consiste en una primera etapa de preparación de materia prima, esto es, la optimización de anchos, cepillado y clasificación en distintos grados de calidad. En una segunda etapa, la madera es trozada en líneas manuales y automáticas, con el fin de eliminar los defectos, para a continuación separar los cutstock (piezas libres de nudos de largo fijo) de los bloques (de largos variables). Estos últimos son conducidos a las

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máquinas, que hacen la unión de tipo finger, que dan origen a los bloques de tablas de largos hasta 5 m.

La tercera etapa, consiste en el procesamiento de estos cutstocks en distintas líneas, orientadas a los productos finales. Las principales máquinas para estos últimos productos, son procesadoras de líneas de colas, prensas tanto frías como de radio frecuencia, escuadradoras y lijadoras.

La cuarta y última etapa consiste en control de calidad, etiquetado, empaquetado, y despacho tanto a puerto para los productos de exportación, como directamente a las instalaciones de los clientes para el mercado nacional. Hay otra etapa, que puede o no estar dentro del proceso, es la etapa de pintado, la cual se encarga de dar una capa de pintura a los diferentes productos remanufacturados.

Cepillado

El cepillado es un proceso de corte periférico, en el cual una o más caras de la pieza de madera son alisadas, al mismo tiempo se determinan las dimensiones específicas en espesores y anchos. Esto generalmente se realiza contra sentido de avance, de tal forma que los cuchillos corten paralelo al grano. La madera cepillada tiene además de una buena calidad superficial, un valor agregado extra, lo que la hace un poco más cara que la madera en bruto. Esto no es causa de una disminución de su uso o comercialización, al contrario, ha ido aumentando con el tiempo.La madera cepillada tiene muchos usos, principalmente en la industria del mobiliario, pero también ha ido ganando terreno en todas las ramas del ámbito industrial.

Proceso de cepillado

a) Teoría de corte periférico.

Proceso de corte rotatorio (figura 2), en el cuál se generan virutas, que se originan por cortes intermitentes de los cuchillos montados en un cabezal que trabaja sobre una pieza de madera. El corte periférico tiene dos opciones:

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En oposición: Rotación contrasentido de avance

A favor: Rotación en el sentido de avance

a : Ángulo de ataque o de corteb : Ángulo del cuchillog : Ángulo de salida o incidencia

S (z( : PasoE : Espesor del corteFt : Espesor máximo viruta (v)

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b) Cinemática del proceso de cepillado.

Generalmente se asume, que la curva originada por el movimiento del cuchillo durante el cepillado, es una órbita de giro circular. Esto es válido para efectos prácticos. Aun cuando en realidad la curva es cicloide, esto es importante cuando se analiza el trabajo de rotación en el sentido (b).

b) Formación de la viruta.

Para efectos prácticos, asumiendo una órbita de corte circular según la figura, se puede observar que el espesor de la viruta varía desde cero, al inicio del contacto de la superficie con el filo del cuchillo hasta un máximo Ft al salir la herramienta de la madera. Ft es una magnitud directamente proporcional a la velocidad de avance y la velocidad de la herramienta. Del mismo modo los ángulos involucrados en el proceso de corte (g, b, a) varían conforme rota el cabezal. Afortunadamente la porción de trayectoria que define la calidad del corte, es sólo la primera que entra en contacto con la madera.

Calidad del cepillado La calidad del cepillado se mide por las siguientes variables: Sz = paso T = profundidad del paso

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Funcionamiento de los equipos que intervienen en el proceso de cepillado

Elementos básicos comunes a cualquier cepilladora.

a) Rodillo superior de entrada: Constituye la alimentación de la máquina y es fundamental en el mecanismo de avance.b) Quiebraviruta: Este cargador, mantiene permanentemente a la madera en contacto íntimo con la mesa de entrada, permitiendo un avance continuo sin salto, de tal manera de asegurar un espesor uniforme de la madera al atravesar por la órbita de corte del cabezal.

a) Cabezal de corte: Sus dimensiones varían de 3 « a 14» en el ancho, el diámetro de giro es variable en función del número de cuchillos que se pretenda montar.b) Cargador posterior: Este se debe calibrar a la medida terminada de la pieza de trabajo, más 0.1 – 0.5 mm, para evitar de esta forma saltos que alteren la calidad de la superficie o del espesor de la pieza.c) Rodillo de salida: Ayuda en el avance de la pieza, puede ser o no ser parte del avance motorizado. Usualmente son rodillos recubiertos en goma que no dañan la superficie cepillada y casi siempre son locos. d) Mesa de trabajo: Es la parte de la cepilladora donde la maderas de deslizan para el proceso de cepillado, está ubicada entre los rodillos superiores e inferiores.e) Rodillos inferiores: Usualmente son motrices, tienen por finalidad evitar un roce excesivo en la zona de contacto de los

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rodillos, para así facilitar el avance. Son rodillos lisos usualmente cromados, su calibración es entre 0.1 – 0.5 mm sobre la mesa si la superficie es elaborada. Si la superficie es rústica entre 0.2 – 0.25 mm.

Cuchillos

Son herramientas de corte de gran versatilidad. Se utilizan en descortezado, cepillado, moldurado, revestimientos, astillado, debobinado y muchos otros trabajos de corte. Su utilización siempre está asociada a un cabezal de corte, donde se montan los cuchillos.Se pueden distinguir dos tipos de cuchillos: Cepilladores, Perfiladores.

a) Cuchillos cepilladores: Son lisos y generalmente de espesores de 3 – 5 mm y se montan en un cabezal con cajas lisas.b) Cuchillos perfiladores: Son lisos por el frente y estriados en el dorso, de espesores de 8 mm y se montan en un cabezal con cajas estriadas.Los cabezales de acuerdo al tipo de centrado se pueden clasificar en:

- Cabezal centrado normal (precisión normal)- Cabezal de centrado cónico (alta precisión)- Cabezal hidrocentrante (alta precisión)

Principio de funcionamiento de una máquina cepilladora (Stetson)

La máquina dispone de una mesa de alimentación, que transporta la madera por medio de una serie de cadenas transportadoras, en donde las piezas son alineadas de canto en avance perpendicular al sentido de la máquina. Luego, las piezas son transportadas una por una, por una serie de rodillos hacia la entrada de la máquina. Las piezas son recepcionadas por los cuatro rodillos de entrada, que hacen avanzar la pieza a través de los seis cabezales cepilladores (2 superiores, 2 inferiores y 2 laterales). La presión para evitar las vibraciones de la pieza al interior de la máquina, la ejercen las zapatas. La disposición de los cabezales de la máquina y de los rodillos de entrada y salida es la siguiente:

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Los 2 rodillos de salida dejan la pieza sobre una plataforma de deslice en donde son impulsadas por medio de un sistema de sensores y pateadores, que dejan caer los boards a la entrada de una sierra múltiple, que despunta las piezas y que forma parte del ciclo de la máquina Stetson Rose. A continuación las piezas llegan a la mesa de salida, en donde son movidas por medio de cadenas de avance, clasificadas y reparadas según las normas de calidad a las que están sujetos los pedidos.

Algunas de las principales características de la máquina son: ·*Velocidad de avance: 110 m/min. Como máximo, limitada por calidad del producto,Velocidad de retape y clasificación.·* Velocidad de rotación de los cabezales: 6000 rpm* Diámetro de los cabezales: 20 cm.* Ancho de los cabezales: 6 cm.* N° de cuchillos: -12 en los cabezales superiores y laterales.*10 en los cabezales inferiores.* Espesores mínimos y máximos de trabajo: 12 mm.-203 mm.* Anchos mínimos y máximos de trabajo: 64 mm.-508 mm.

Partes más importantes de la cepilladora

* Mesa de entrada* Rodillos de entrada de la máquina* Cabezales cepilladores

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* Elementos de corte (cuchillos)* Husillos* Motores de los cabezales* Zapatas* Rodillos de salida* Cinta de salida* Mesa de salida* Sistema de sensores y pateadores

Equipos cepilladores a)Weinig Quattromat 23 P.

Cepilladora y perfiladora de alto rendimiento.

Cepilladora Unimat Weinig.

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Proceso de trozado

Trozado de madera aserrada

El trozado o la máquina trozadora, es comúnmente la primera etapa del área de preparación de la madera para la remanufactura. Su propósito es eliminar defectos y producir tablas de variadas longitudes, anchos y espesores, que vienen del aserradero. No todos los defectos son removidos en la etapa de trozado. Sólo son eliminados los defectos grandes y que se disponen a lo ancho de la pieza, dejando los más pequeños y aquellos no tan pequeños, pero que se disponen a lo largo de la pieza para que los elimine la sierra partidora. Si todos los defectos fuesen eliminados en la etapa de trozado, habría una pérdida importante de madera. Además de eliminar defectos, el propósito básico de esta etapa de trozado es cortar o trozar la madera en variadas longitudes, de acuerdo a un programa de producción en poder del operador.

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Funcionamiento de las máquinas trozadoras

Existen diversos diseños de máquinas trozadoras, las que se diferencian en la forma en que realizan el trozado, estas máquinas las podemos clasificar de la siguiente forma:

- Trozadora radial o «sierra de línea recta». Aquí la sierra comienza el corte por el canto de la pieza ya, que se desplaza horizontalmente y en línea recta.

- Trozadora pendular superior y Trozadora pendular inferior: La sierra de estas máquinas se desplazan en forma pendular y comienza cortando las caras superior e inferior de las piezas de madera, respectivamente.

La trozadora radial se compone de 8 elementos básicos

1. Base2. Carro3. Motor4. Tolva protección sierra5. Pedal activador avance carro6. Ajustador largo carrera7. Activador retroceso8. Campana para extracción de aserrín

* Conjunto cabezal: 3 y 4* Mecanismo limitador de carrera 6 y 7

Descripción general de una máquina trozadora.

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a) La base: Sostiene el carro, la campana protectora de polvo y todos los elementos que se describen a continuaciónb) El carro: Es el que posee un movimiento causado por un pistón hidráulico, está montado sobre rodamientos, los que se desplazan a través de guías que descansan sobre la base de la máquina.c) El conjunto del cabezal de la sierra: El cabezal está montado al comienzo del carro y lo componen el motor de impulsión y la tolva de protección.d) El motor, cuyo eje conocido como mandril: Este sostiene la sierra circular. En las trozadoras pendulares la comunicación del motor con la sierra es indirecta, ya que se realiza mediante poleas.e) Sierra circular: Sus características según sea la calidad final exigida y el tipo de madera que se está cortandof) El pedal: Este, al ser activado con el pie del operador, inicia el movimiento del carro.g) Mesas de entrada y salida de la máquina: Estas, normalmente poseen rodillos «muertos» sobre los cuales se desplaza la materia prima hacia y desde la sierra trozadora. h) Los dispositivos para controlar los cortes son:

La guía sobre la mesa de entrada; está ubicada perpendicularmente a la sierra y sostiene la reglilla de programación del trozado Los topes que se ubican en una barra sobre el mesón de salida y determinan la longitud de la pieza trozada.

Mecanismo limitador de la carrera o interruptor limitador: Una vez activado, detiene el avance del carro y lo regresa a la posición inicial al momento de realizar el corte, por lo que se ajusta con la pieza de ancho mayor. Común a las máquinas Trozadoras, es el sistema neumático, que controla la velocidad de avance y retroceso de la sierra trozadora. Este sistema se compone de un filtro de partículas, un lubricador y un regulador de presión con reloj indicador.El regulador de presión, posee un tornillo de ajuste para controlar el paso del aire que, dicho de otra forma, controla la velocidad de avance y retroceso de la sierra. Un rango de presión adecuado para trabajar es de 50 a 70 psi. El trozador, aparte de cumplir con el programa de producción de diversas longitudes, debe eliminar algunos defectos y reducir las deformaciones

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mediante el trozado. Para cumplir esta última función de buena forma, es condición indispensable que, a lo menos, la guía o mesón de entrada esté perfectamente a escuadra con la sierra circular trozadora

Proceso Finger Joint

Finger Joint

El proceso de Finger Joint, es un tipo de ensamble longitudinal, por medio de múltiples uniones, las cuales individualmente poseen un perfil trapezoidal cónico, el cuál es previamente encolado y posteriormente sometido a presión. Las uniones finger, se pueden definir por las características geométricas siguientes:

L = Largo del diente P = Pasoâ = Espesor punta

del diente á = Pendiente S = Holgura de fondo del

diente H = Altura de la pieza

Ventajas de las uniones Finger Joint a) Permite construir madera en largos tan amplios como sea preciso.b) Las piezas se pueden fabricar al largo exacto de utilización, lo que permite disminuir las pérdidas.c) Permite recuperar madera cortad) Le otorga mayor estabilidad a la madera, minimizando las deformaciones en servicio.e) Permite eliminar defectos indeseables en la madera.

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Tipos de uniones finger joint y su influencia en la madera

Las uniones finger joint, se pueden clasificar de acuerdo a la orientación del ensamble en:

I. Paralelas a la cara de la pieza (transversales)II. Perpendiculares a la cara de la pieza (verticales)III. Oblícuas a la cara de la pieza (inclinada)

La unión I, presenta una menor resistencia a la flexión que la tipo II, por este motivo el tipo II se utiliza preferentemente para usos estructurales, es del orden de un 9 % más resistente que el tipo I. Por otra parte, el tipo II usa una mayor cantidad de fresas o dientes en el proceso, lo mismo que potencias mayores.El tipo III es poco utilizado pues es más compleja y requiere máquinas especiales, no obstante los resultados son excelentes.

Efecto de la geometría del diente sobre la resistencia de la tabla

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a) Una pendiente mayor del diente produce resistencias mecánicas menores y viceversa, por ejemplo; Si la pendiente sube de 1/6 a 1/4, la resistencia disminuye en un 50 %.b) La relación entre el espesor base del diente y el espesor de la punta del diente b/P = V, si uno dobla b y mantiene constante P, entonces la resistencia a la tracción bajará de un 20 % a un 30 %, esto indicará que conviene reducir a cero el valor de â pero esto no es posible pues se desgastan las herramientas de corte.

La norma Alemana da dos valores máximos:

V = 0.25 puertas y ventanasV = 0.18 uso estructuralc) La relación entre el largo del diente y el paso, L/P, es

directamente proporcional a la resistencia el óptimo, oscila en un valor de 3 a 5.

Longitud del diente: Existen tres tipos de uniones; Clásica, mini finger joint y micro finger joint

Equipos que intervienen en el proceso de Finger Joint

Equipo de ensamble tipo finger joint Supra

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Se trata de una serie de construcción con un muy buen rendimiento, gracias al sistema modular es posible desarrollar una gran variedad de soluciones.

Equipo de ensamble tipo finger joint Grecon Ultra.

Este equipo compacto de ensamble tipo finger joint permite ensamblar cantidades medianas de largos cortos formando piezas de una longitud máxima de 6 m.

Equipo de

ensamble tipo finger joint Combipact.64

Las exigencias a la calidad, particularmente elevadas, de la industria maderera, motivaron el desarrollo nuevo del equipo de ensamble tipo finger joint Combipact. Es una máquina de alta precisión, que se emplea de forma universal para perfiles verticales, horizontales y especiales.

Equipo de alto rendimiento de ensamble tipo finger joint horizontal HS 120.

Solución nueva, innovadora y compacta para el sector de ensamble tipo finger joint horizontal.

Equipo compacto de ensamble tipo finger joint CF 300.

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Especialmente diseñado para madera maciza para la construcción. Un desarrollo inteligente con una relación económica entre el coste y el provecho dado que el tamaño de la máquina se adapta a las necesidades.

Proceso de Moldurado

Fabricación de molduras

El proceso de fabricación de molduras es un proceso de corte periférico, que tiene por objeto maquinar piezas de maderas (molduras), que serán utilizadas como ornamento e intersecciones en construcciones de madera. Algunas de estas, tienen secciones transversales

Por definición, una moldurera difiere de una cepilladora en la posición diferida de los husillos, aquí son verticales, mientras que en la cepilladora éstos son opuestos. Esto permite que en la moldurera el montaje de los

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cabezales sea más visible, se puedan inclinar los cabezales, montar sierras, perfilar molduras muy delgadas y con amplio margen de corte. El propósito de la moldurería es maquinar piezas cortas, largas y una amplia gama de perfiles. Por contraste, no pueden hacer un buen trabajo de machiembrado en revestimientos, pues la disposición escalonada de los husillos, no permite un control uniforme y rígido sobre el ancho de la pieza de madera.

Funcionamiento de una máquina moldurera (Moldurera Waco)

Esta máquina consta de una mesa de alimentación a la entrada, que consiste en un sistema de cadenas, en donde las piezas son arrastradas una a una, mediante un sistema de rodillos de avance, hacia la entrada de la máquina. En la entrada, las piezas son introducidas por un sistema de 6 rodillos, los cuales posibilitan el avance de la pieza al interior de la máquina. La máquina posee 6 cabezales cepilladores y una sierra, pero sólo se pueden utilizar los cabezales laterales para darle acabado superficial a los cantos de las piezas. Luego, las piezas son extraídas de la máquina por los 6 rodillos de salida que la conducen hacia una bandeja de deslice, que por un sistema de sensores y pateadores la impulsan hacia la mesa de salida. La disposición de los rodillos y cabezales de la máquina es la siguiente:

Velocidad de avance: 70 m/min como máximo, restringida a veces por el mal funcionamiento de la cinta de salida

* Velocidad de rotación de los cabezales: 6000 rpm67

* N° de cabezales: 6 cabezales* Diámetro de los cabezales: 15 cm.* Ancho de los cabezales: 7 cm.* N° de cuchillos: 6 por cabezal* Espesores mínimo y máximo de trabajo: 10 mm – 45mm.* Ancho mínimo y máximo de trabajo: 47mm – 230 mm* N° de extratores de viruta: 4

Partes principales de las máquinas moldureras

Elementos primarios* Mesa de entrada* Rodillos de entrada de la máquina* Cabezales cepilladores* Elementos de corte (cuchillos)* Husillos* Sistema de regulación del ancho* Motores de los cabezales* Guías* Zapatas* Rodillos de salida* Cinta de salida* Mesa de salida* Sistema de sensores y pateadores* Sistema de extracción

Fresas

Las fresas, son herramientas de corte de alta precisión y de una sola vida. Generalmente, se fabrican para trabajos especiales de espigado, moldurado, finger joint, ranurados, y cualquier trabajo de corte que signifique fabricar un perfil. Generalmente se confecciona a partir de un cuerpo de acero común, en el cuál se calzan pastillas de acero rápido o de

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carburo de tungsteno, y posteriormente son perfilados y balanceados de acuerdo a los requerimientos específicos.

Entre las ventajas de las fresas podemos citar: Alta resistencia al trabajo ( por calidad de los materiales de construcción), alta precisión de corte ( excelente calidad por su tecnología de construcción), afilado y montajes rápidos ( bajo costo de Mantención).

Sus desventajas son: Alto costo de adquisición y poca versatilidad de trabajo.

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UNIDAD IV

EQUIPOS DE PROCESOS PRODUCCION DE PULPA Y PAPEL

Celulosa

La celulosa es elaborada mediante el proceso denominado "kraft", a través del cual los chips de maderas son cocidos en una solución alcalina basada en sulfatos y soda caustica para extraerles la lignina; estos compuestos químicos son posteriormente recuperados para su reutilización, en un proceso de ciclo cerrado.

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Los rollizos de madera son descortezados, transformados en astillas (chipeados), las que después son enviadas a una pila de acopio para su homogeneización.

Desde la pila de acopio, los chips o astillas, son extraídos, clasificados y conducidos al proceso de cocción -en el digestor continuo o en digestores batch- con licor blanco, una solución alcalina de soda caustica y sulfuro de sodio. Resultante del proceso de cocción es la pasta de celulosa, que se clasifica, se lava y se blanquea.

Una vez blanqueada, se procede a su secado y embalado final.

En el proceso de cocción, el licor blanco junto con la lignina disuelta, se convierte en un licor negro, el cual se concentra para luego ser quemado en unos equipos denominados calderas recuperadoras. La parte orgánica del licor negro (lignina y otros compuestos de la madera) produce energía en el proceso de combustión, generando el vapor que se utiliza en la producción de energía eléctrica y, posteriormente, para calefaccionar diferentes procesos dentro de la misma planta industrial. La parte

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inorgánica -sales minerales (cenizas)- se recuperan después del proceso de combustión y son usadas en la etapa de caustificacion para regenerar el licor blanco usado en la cocción.

La corteza de los rollizos de madera, recuperadas en los descortezadores, se quema en calderas de poder para producir vapor y energía eléctrica, usados para los diversos procesos de la planta.

Materias primas. Maderas utilizadas.

Los arboles utilizados para producir celulosa se clasifican en dos grandes grupos dependiendo de las características de su madera: Las coníferas o arboles de fibra larga (Softwood) y las latifoliadas, o arboles con maderas de fibra corta (Hardwood).

Entre las coníferas destacan diferentes especies de pinos y abetos, y en las maderas de fibra corta encontramos a las diversas variedades de eucaliptos, los abedules, álamos, acacias y varias otras especies tropicales.La madera es lejos el principal insumo en la producción de la celulosa, representando en un promedio de la industria mundial alrededor del 50% del costo total del producto. Desde esta perspectiva. Existen básicamente tres ejes de análisis para evaluar si un tipo de maderas es apta para la producción de celulosa.

1. Economía Forestal: son todos aquellos factores que inciden en el costo de la madera puesta a la entrada de la Planta de celulosa. Además de la cercanía de los bosques con la Planta (costos de transporte), el ideal es que la superficie de bosques necesaria para abastecer las necesidades de la Planta sea lo más reducida posible. En esto intervienen principalmente dos factores: la edad de rotación, es decir, cuantos años tardan los árboles en alcanzar la edad de corte; y la tasa de crecimiento de los árboles, medida en m3 sólidos de madera sin corteza por hectárea de bosques.

2. Economía de Proceso: son aquellas características de la madera que hacen más fácil (económica) la separación de las fibras de celulosa de las demás componentes de la madera, además de obtener una mayor cantidad de fibras de celulosa por m3 de madera.

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3. Propiedades biométricas de la celulosa: son aquellos atributos de las fibras que las hacen más apropiadas para la fabricación de un tipo de papel u otro.Típicamente la longitud de fibra, su ancho, su espesor de pared, su peso por unidad de longitud, etc.

Proceso de Producción de celulosa kraft.

Cada una de las fases del proceso de producción de la celulosa se caracteriza por aspectos técnicos particulares, lo que las diferencia y les confiere la calidad de unidades específicas. Ellas cumplen secuencialmente el rol de eslabones de una cadena de nueve fases que dan cuerpo al proceso global.

Las cinco primeras fases corresponden al proceso productivo tradicional, que a partir de un conjunto de insumos básicos (madera, agua, productos químicos y energía) da origen a la celulosa. Las siguientes 4 fases tienen como objetivo asegurar que el proceso productivo se desarrolle en armonía con el medio ambiente. Especial mención merece la fase de monitoreo de las condiciones ambientales. De la misma forma como los doctores pueden diagnosticar que algo no anda bien en nuestro organismo a partir del análisis de muestras de sangre y orina; los técnicos de las Plantas de celulosa, a partir de la información recolectada en los instrumentos de control de la Planta y las estaciones monitoreo, pueden detectar en forma inmediata eventuales alteraciones en el proceso productivo y ejecutar acciones preventivas.

Fase 1: Preparación de la Madera Fase 2: Cocción.Fase 3: Blanqueo ECF.Fase 4: Secado y Embalado.Fase 5: Recuperación y Energía.Fase 6: Tratamiento de Efluentes.Fase 7: Control de Emisiones aéreas y de olor.Fase 8: Disposición de Residuos Sólidos.

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Fase 1: Preparación de la madera.

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La madera, llega a la Planta generalmente en la forma de troncos de dimensiones estandarizadas, denominados rollizos. En menor medida también se utilizan astillas de aserradero y lampazos (restos perimetrales de troncos aserrados).

El proceso se inicia cuando los rollizos de madera son cargados en los descortezadores, que son tambores rotatorios de grandes dimensiones que giran a una velocidad de 6 a 10 revoluciones por minuto.La corteza no se desperdicia, sino que es llevada a través de una cinta transportadora para ser quemada en una caldera, denominada caldera de biomasa.

Los troncos descortezados son transformados en astillas (chips), las cuales luego de ser acopiadas para su homogeneización en grandes pilas, pasan a continuación por un proceso de clasificación por tamaño. Los chips de tamaño normal continúan a la fase siguiente, los de gran tamaño son devueltos para ser astillados nuevamente y los finos convergen juntoscon la corteza a la caldera de biomasa, donde son quemados para generar vapor, el cual posteriormente, en un equipo denominado turbogenerador, se usa para producir energía eléctrica.

Como se observa en el diagrama, los lampazos siguen el mismo tratamiento que los rollizos de madera y las astillas de aserradero se incorporan directamente a la pila de astillas.

Fase 2: Cocción.

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Las astillas procedentes de la pila de acopio son conducidas hacia la tolva de astillas, donde son impregnadas con vapor de agua para eliminar su contenido de aire. Para asegurar una mayor uniformidad de la cocción en el digestor, las astillas pasan por un tanque a alta presión donde son pre-impregnadas con licor blanco. Esta mezcla finalmente entra por la parte superior del digestor continuo.

En el digestor las astillas son literalmente cocidas con una sustancia denominada Licor Blanco, a alta temperatura y presión. El Licor Blanco es una solución acuosa compuesta por sulfuro de sodio (Na2S) e hidróxido de sodio (NaOH). Su función es romper las uniones de lignina y liberar las fibras de celulosa. Físicamente, el digestor continuo es un gran estanque cilíndrico de varias secciones, con una red de tuberías a través de las cuales se le adicionan o extraen los líquidos de cocción. Tiene un eje vertical para revolver la mezcla y una tubería para drenar la celulosa. El rango de temperatura de cocción varía entre 130 C y 170° C, siendo másє alta en la parte superior del digestor (etapa inicial).

En la medida que las astillas avanzan hacia abajo en el digestor, se van transformando en pasta de celulosa. Esto explica porque el proceso de cocción opera en forma continua. Al final de la cocción, además de la pasta de celulosa, se genera un residuo denominado Licor Negro, que está compuesto por el Licor Blanco mezclado con la lignina y otras sustancias de la madera. Este Licor Negro es recuperado para ser procesado en otro sector de la Planta de Celulosa denominado Sistema de Recuperación de Productos Químicos y Energía. Este importante proceso permite la recuperación de productos químicos valiosos. En la práctica, solo un porcentaje muy minoritario de los residuos sólidos del digestor debe ser enterrado en los vertederos (áreas de disposición controlada).

Al llegar a la parte inferior del digestor, la pasta de celulosa es sometida a un lavado a altas temperaturas, donde flujos de agua a contracorriente le van eliminando el Licor Negro. Luego, la pasta pasa por un estanque de soplado, cuya función es reducir bruscamente la presión, con el objeto de liberar las fibras que aún permanecen compactas. El proceso de soplado

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se realiza a menores temperaturas; para ello se inyecta agua fría a la pasta, con el fin de bajar su temperatura al rango 75-80° C.

La pasta de celulosa que sale del digestor es lavada y clasificada a través de varios filtros. Los nudos de la madera y otros chips que no pasan por los filtros son enviados de vuelta al digestor. La pasta filtrada y lavada por segunda vez constituye lo que se denomina celulosa cruda o celulosa sin blanquear, liquida. Esta pasta de celulosa tiene aún un contenido importante de lignina, que le da una tonalidad color café, similar al color natural de la madera.Es importante señalar que como alternativa al digestor continuo, el proceso recién descrito también puede realizarse en digestores batch. Físicamente, ellos son una batería de estanques dotados de sofisticados equipos de control de temperatura y presión, que como su nombre lo indica, operan en forma intermitente. En términos muy generales, las astillas y el licor de cocción son cargados por la parte superior del estanque, el cual una vez lleno se cierra con una válvula.

A continuación se procede a elevar la temperatura y la presión del estanque hasta alcanzar la temperatura de cocción (aprox. 170 °C) y una presión de 700 kPa. Estas condiciones son mantenidas durante un cierto periodo de tiempo, necesario para disolver la lignina y liberar las fibras de celulosa. Cumplido este tiempo, se procede a vaciar el estanque por diferencias de presión (soplado) y posteriormente la pasta es lavada, clasificada y filtrada de manera similar a la descrita en el caso del digestor continuo.

La celulosa cruda es el principal insumo en la producción de los papeles y cartones de color café que se usan para embalaje o para producir envases como los sacos, saquitos y cajas de cartón corrugado.

Fase 3: Blanqueo ECF.

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Dado que la celulosa es el principal insumo en la producción de papeles blancos, es necesario someter a la pulpa de celulosa a un tratamiento con productos químicos en orden a extraer el remanente de lignina, las resinas, iones metálicos y otras sustancias que podrían afectar el proceso de producción del papel. Diferentes productos químicos, como el dióxido de cloro, el oxígeno y el peróxido de hidrogeno (H2O2-agua oxigenada) son agregados en forma secuencial a la pasta de celulosa para blanquearla eliminando la lignina. De esta manera, los consumidores de celulosa reciben un producto que les permite producir papeles con los atributosrequeridos de blancura y brillo, los que además no decaen significativamente con el paso del tiempo. Los productos químicos actualmente en uso en esta fase del proceso han sustituido a otros que fueron eliminados, por cuanto se demostró que generaban componentes nocivos para el medio ambiente.

El proceso de blanqueo significa, necesariamente, una reducción de rendimiento de la madera, medido en m3 de madera por tonelada de celulosa; por cuanto se elimina una parte importante de la lignina que aún permanece en la pasta café y además, una parte de las fibras de celulosa se degradan debido a los agentes químicos que intervienen en el proceso. Normalmente, en todo el proceso de blanqueo se pierde entre un 5 y 9% de la pasta café, para alcanzar blancura estándar de 87-90%, según la

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Norma ISO-2470 (International Organization for Standardization).

Las plantas de celulosa modernas han incorporado en forma previa a las distintas etapas que componen el proceso de blanqueo, una etapa denominada deslignificacion con oxígeno, que como su nombre lo indica, consiste en aplicar altas dosis de oxígeno a la pasta café para producir la oxidación de la lignina. Esta reacción química se realiza en un estanque presurizado, a elevadas temperaturas y en un medio alcalino (pH > 7).

Esta etapa tiene dos importantes beneficios: Se reduce sustancialmente el consumo de químicos en las etapas posteriores de blanqueo y además, permite que la lignina removida en la primera estación de lavado pueda ser reprocesada en el Sistema de Recuperación de Productos Químicos y Energía.El blanqueo de la celulosa continua agregando en sucesivas etapas distintos productos químicos que oxidan o modifican la estructura molecular de la lignina y otros elementos presentes en la pasta de celulosa cruda, facilitando su disolución y posterior extracción. La pasta es lavada al final de cada etapa para remover los materiales orgánicos solubles. Estas reacciones químicas se realizan en estanques a alta temperatura y en un ambiente acido (pH < 4). Dado que en este proceso se generan algunos componentes orgánicos que no son solubles en un ambiente acido, es necesario intercalar etapas en las que se utilizan productos químicos que generan un medio alcalino, de tal forma de poder extraer estos componentes en la estación de lavado.

El residuo líquido procedente de la planta de blanqueo, denominado efluente, es conducido a las plantas de tratamiento, con el objeto de ser purificado, eliminando todas las sustancias nocivas para el medio ambiente antes de devolverlo a los ríos.

Fase 4: Secado y embalado.

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La pasta procedente de la planta de blanqueo es preparada para su secado. El porcentaje de fibras contenida en la pasta a la entrada de la maquina secadora (consistencia inicial), es de aproximadamente 1 a 2%, es decir, la pasta tiene un gran contenido de agua. Desde la caja de entrada a esta máquina, la pasta es distribuida uniformemente sobre el fourdrinier o mesa formadora de la hoja. Este equipo es accionado por varios rodillos que sacan el agua de la pasta por gravedad y bombas devacío, dándole la forma de una lámina.

La lámina, que a estas alturas posee una consistencia de aproximadamente un 46%, entra a los pre-secadores, grandes cilindros en cuyo interior circula vapor a altas temperaturas. Luego pasa a los secadores principales, que por dentro están equipados de diversos rodillos calientes que conducen la lámina a través de calentadores por convección y radiadores infrarrojos. Este sistema de rodillos secadores se puede sustituir por un sistema de secado con aire caliente, donde la hojade celulosa pasa libre a través de corrientes de aire caliente seco para eliminar el agua. A la salida de esta área, la lámina posee una consistencia de 87-92% seco.

Después, esta lamina pasa por la unidad cortadora, que la deja en forma de pliegos, los que se apilan, se prensan y se embalan en una unidad

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denominada fardo, con un peso de 250 k.. Finalmente agrupando 8 fardos en dos columnas de 4 se forman los units, los que se pesan antes de almacenarlos en las bodegas.

También existe la posibilidad de bobinar la lámina de celulosa (celulosa en rollos), en cuyo caso se prescinde de su paso por la cortadora.

Fase 5: Recuperación y energía.

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El proceso de producción está diseñado y programado para la recuperación y reutilización de los distintos componentes que intervienen en las 4 primeras fases, estructurándose así un sistema de auto alimentación para el funcionamiento de la planta industrial en su conjunto. Así, la Fase Recuperación de Productos Químicos y Energía, si bien no se relaciona directamente con la celulosa en sí, contribuye a su proceso de producción a través de la generación de energía y la recuperación de los productos químicos que la planta requiere.

Cortezas de rollizos, aserrines y astillas subdimensionadas, son transportados a las calderas de poder para ser aprovechados como combustible y generar vapor.

El Licor Negro proveniente del digestor, generalmente con una concentración de sólidos del 15 al 18% sigue un proceso de concentración mediante evaporadores de múltiples efectos. Además de extraer el agua del Licor Negro, se retiran de la mezcla algunos componentes sulfurados disueltos, denominados TRS. También se extrae el metanol, el “tall oil” y la trementina, los cuales después son condensados, tratados y recuperados para su comercialización posterior, o son destinados para otros usos en la misma planta.

Una vez que ha sido concentrado y depurado, el Licor Negro entra a la caldera recuperadora con una consistencia sobre 75%, donde se quema la parte orgánica (lignina y otros compuestos de la madera) liberando su

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energía en el proceso de combustión, la que se aprovecha produciendo vapor.

El vapor generado tanto en la caldera recuperadora como en las calderas de poder es conducido hacia un turbo generador, a través del cual se genera energía eléctrica para los procesos de la planta industrial o para su venta al Sistema Interconectado Central; luego, el vapor -a más baja presión y temperatura- es usado en la calefacción de diferentes procesos dentro de la Planta.

La parte inorgánica y las sales minerales (cenizas), se recuperan después del proceso de combustión. Los principales compuestos químicos de las cenizas son el sulfuro de sodio (Na2S) y el carbonato de sodio (Na2CO3). Estas cenizas son disueltas en agua y se forma el denominado Licor Verde. Este Licor Verde es sometido después al proceso de cuantificación, el cual en esencia consiste en adicionarle cal viva (CaO) y por medio de varias reacciones químicas y filtros, se producen dos compuestos químicos: Licor Blanco (Na2S + NaOH) que es almacenado en estanques para ser reutilizado en la fase de cocción y cal apagada o caliza (CaCO3) en forma de lodos, a los cuales se les extrae la humedad y son quemados en hornos especiales, denominados Hornos de Cal, para producir nuevamente la cal viva requerida en este proceso de cuantificación. Las siguientes son las ecuaciones químicas involucradas:

CaO + H2O - Ca(OH)2 + calorCa(OH)2 + Na2CO3 + Na2S - 2NaOH + Na2S + CaCO3 (al filtro de lodos)

Fase 6: Tratamiento de efluentes.

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Los residuos líquidos provenientes de las distintas fases del proceso de producción deben ser purificados en plantas de tratamiento, con el propósito de eliminar todas las sustancias que puedan producir un impacto adverso en el medio ambiente, antes de devolver el efluente a los ríos.

Es un hecho científicamente demostrado que la naturaleza tiene la capacidad de auto depurarse. En consecuencia, dependiendo de las características y el caudal del curso de agua al cual se evacua el efluente tratado, las Plantas de celulosa en todo el mundo deben cumplir ciertos estándares específicos de emisión de materiales contaminantes en su efluente.

El proceso de purificación del efluente se desarrolla sometiéndolo a una serie de tratamientos en forma secuencial.

La primera fase de este proceso se realiza en la planta de tratamiento primario, etapa en la que se retiran los sólidos suspendidos, además de neutralizar (pH), enfriar y homogeneizar el efluente.

En un clarificador o piscina de decantación, las fibras y otros sólidos suspendidos son llevados a la superficie del agua con la ayuda de burbujas de aire inyectadas desde el fondo, y son retirados por rebalse a través de los bordes superiores de esta piscina. Los sólidos más pesados

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se depositan en el fondo por gravedad y una vez decantados, son retirados desde el fondo por rastrillos rotatorios. Como la velocidad de decantación es proporcional al cuadrado del diámetro de estas partículas, es usual agregar agentes químicos (floculantes) para que las partículas pequeñas se agrupen formando copos de mayor tamaño. Posteriormente, los sólidos junto con las fibras son prensados para retirarles el agua sobrante y depositarlos en vertederos especialmente habilitados (Áreas de Disposición Controlada), o alternativamente quemarlos en calderas de poder.

Una vez retirados estos sólidos suspendidos, el efluente continúa hacia una etapa de neutralización, donde se le agregan aditivos químicos neutralizantes para que los residuos finales no sean ácidos ni alcalinos.

La segunda fase de este proceso se realiza en la planta de tratamiento secundario. El objetivo en esta etapa es la remoción del material orgánico del efluente, lo cual se consigue mediante una degradación biológica.

La planta de tratamiento secundario consta de dos unidades principales: la piscina de aireación y el clarificador secundario o piscina de sedimentación. En la piscina de aireación, el efluente es tratado mediante una colonia de microorganismos (bacterias) que literalmente devoran laMateria orgánica. Este tratamiento es de carácter aeróbico, ya que los microorganismos consumen oxígeno en el proceso y se denomina de lodos activados, debido a la alta concentración de microorganismos presentes, que le confiere esa apariencia externa. El tiempo de residencia del efluente en esta piscina con lodos activados es variable dependiendo de la tecnología empleada, oscila entre las 2-48 horas.

Los lodos son extraídos del agua en el clarificador por decantación. La mayor parte de estos lodos son recirculados de vuelta a la piscina de aireación, con el propósito de mantener la alta concentración en la colonia de bacterias. Una pequeña fracción de los lodos, correspondiente al crecimiento neto de la colonia, es eliminada del sistema. Al igual que en el tratamiento primario, estos lodos son espesados, eliminándoles el agua, para después ser depositados en Áreas de Disposición Controlada o quemados en las calderas de poder. Se estima que el poder calorífico de estos lodos fluctúa entre los 10-20 GJ/tonelada seca, pero como aun

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contienen un elevado porcentaje de agua, esta cifra se reduce a la mitad aproximadamente.

La eficiencia de las plantas de tratamiento varía dependiendo del tipo de efluente, el diseño de la planta y las condiciones de operación.

EQUIPO DE COCCION ASTILLAS – DIGESTOR

Cocción de la celulosa

Para producir celulosa debe extraerse la lignina, un aglutinante natural, de las astillas de madera y liberar las fibras de celulosa. Esto se realiza en el digestor de celulosa mediante un procedimiento de disgregación. Durante la cocción según el procedimiento alcalino al sulfato, las fibras segeneran en el digestor mediante presión de vapor a +180°C. El proceso de cocción en sosa caustica, sosa y sulfuro de sodio se realiza a temperaturas de +170°C y presiones hasta +8 bares. Para que el digestor funcione de forma automática es necesario un control preciso del llenado así como de la presión durante todo el proceso.

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Proceso de blanqueo

Para conseguir el grado de blancura deseado, la celulosa debe blanquearse. Para ello, según la concentración de pulpa, la celulosa se transporta a la torre de blanqueo de hasta 25 m de altura mediante bombas, distribuidores o transportadoras helicoidales. El proceso de blanqueo se desarrolla de forma continua en temperaturas de hasta +95°C con la adición de productos químicos para el blanqueo como oxígeno, ozono o peróxido. La celulosa final ya blanqueada se reparte mediante transportadores de tornillo. Debido a su tamaño, la torre de blanqueo no se vacía nunca. Se realizan procesos de blanqueo similares a los del blanqueo de la pulpa de madera y al destinado de papel usado.

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Procesos de producción de (celulosa) pulpa mecánica.

Este es el caso de la pulpa mecánica tradicional (Stone Ground Wood, SGW), el método más antiguo de producción de celulosa, que comenzó a utilizarse en 1840 y su variante más moderna, la pulpa mecánica presurizada (Pressurized GroundWood, PGW). En estos procesos, los rollizos de madera son presionados contra un cilindro de piedra recubierto con una sustancia abrasiva, el cual gira a gran velocidad, actuando como una lima. La fricción del cilindro contra los rollizos produce el aumento de la temperatura, que permite separar las fibras. Los rollizos son presionados contra este cilindro ya sea por su propio peso y cadenas alimentadoras (en el caso de la SGW), o mediante pistones hidráulicos en cámaras presurizadas (PGW). Regaderas de agua caliente a 75-100 C, en algunos casos a presión, limpian las fibras removiéndolasє del cilindro para que caigan a una cuba desde donde son llevadas al proceso de clasificación. El consumo especifico de energía en estos procesos es alto, entre 1.600 a 1.900 kWh/ton de pulpa Lo normal es que esta pulpa fluya directamente para alimentar a una maquina papelera conectada en línea.

El rendimiento de estos procesos es alto, ubicándose en el rango 94-97%, medido como toneladas de pulpa seca dividido por toneladas de madera seca alimentada. Esto significa que la pulpa producida retiene aun muchas de las componentes químicas de la madera, incluyendo lignina, hemicelulosas, resinas y otros. Así, los papeles producidos a partir de estapulpa tiendan a decolorarse cuando son expuestos a la luz, el calor o simplemente, con el paso del tiempo. Este fenómeno, conocido como “reversión de blancura”, puede comprobarse exponiendo un periódico a la luz del sol. La lignina presente en las hojas hará que se torne amarillo.

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