DIVISIÓN DE CIENCIAS FORESTALES
“VARIACION DE CORTE Y COEFICIENTE DE APROVECHAMIENTO EN MADERA DE ENCINO DE OAXACA”
TESIS PROFESIONAL
QUE COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENER EL TITULO DE:
INGENIERO FORESTAL INDUSTRIAL
PRESENTA:
KARMINA GALINDO QUIROZ
CHAPINGO, TEXCOCO, EDO. DE MÉXICO, ABRIL DE 2011
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
Esta tesis intitulada “Variacion de corte y coeficiente de aprovechamiento en madera de
encino de Oaxaca” fue realizada por la C. Karmina Galindo Quiroz bajo la Co-dirección
del Dr. Rogelio Flores Velázquez y la Dra. Martha Elena Fuentes López, y la asesoría
del Dr. Leonardo Sánchez Rojas, el M.C. Juan Quintanar Olguin y el M.C. Angel Leyva
Ovalle. Ha sido revisada y aprobada por el siguiente Comité Revisor y Jurado
Examinador para obtener el título de Ingeniero Forestal Industrial:
PRESIDENTE:
____________________________________________ DR. ROGELIO FLORES VELAZQUEZ
SECRETARIO:
____________________________________________
DR. LEONARDO SANCHEZ ROJAS
VOCAL:
____________________________________________ DRA. MARTHA ELENA FUENTES LOPEZ
SUPLENTE:
____________________________________________ M.C. JUAN QUINTANAR OLGUIN
SUPLENTE:
____________________________________________ M.C. ANGEL LEYVA OVALLE
Chapingo, Texcoco, Estado de México, Abril de 2011
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
DEDICATORIA
Esté trabajo lo dedico especialmente a mi hijo Damián, por ser
la luz que guía mi camino y me da fuerza para seguir adelante.
Al Ing. Carlos Alberto Ruiz Coutiño, por su cariño y apoyo en
todo momento.
A mi madre y hermanos; Carmen, Irene y Carlos, por estar
siempre en los momentos más difíciles de mi vida.
A mis amigas inseparables; Mónica, Fabiola y Elisa por
brindarme una gran amistad.
Al Ing. Carlos Arreortúa García por ser un amigo especial que
me brindó sinceridad, tiempo y apoyo incondicional.
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
AGRADECIMIENTOS
A la Universidad Autónoma Chapingo por brindarme la
oportunidad de obtener un grado académico y darme alojo en
ésta digna institución.
Al Dr. Rogelio Flores Velázquez por su tiempo y dedicación,
expresados en la dirección del presente trabajo.
Al INIFAP (Instituto Nacional de Investigaciones Forestales,
Agrícolas y Pecuarias) por el apoyo para la toma de datos y
procesamiento de la información.
A la maestra Juana Huerta por brindarme su apoyo y aliento en
todo momento durante la estancia en Chapingo.
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
INDICE GENERAL
CONTENIDO PAGINA
INDICE DE CUADROS i
INDICE DE FIGURAS Y ANEXOS ii
RESUMEN iii
SUMARY iv
1. INTRODUCCION 1
2. OBJETIVO 3
3. REVISIÓN DE LITERATURA 4
3.1. Los encinos, su distribución e importancia 4
3.2. Aserrío de maderas duras 5
3.3. Movimientos en el proceso de aserrío 13
3.4. Propiedades de la madera de encino que influyen en el
desafilado 16
3.5. Variación de corte en la madera aserrada 17
3.6. Coeficiente de aprovechamiento 20
4. MATERIALES Y METODOLOGIA 22
4.1. Materiales 22
4.1.1. Características del aserradero 23
4.1.2. Características de la sierra 23
4.2. Metodología 24
4.2.1. Tratamiento de la trocería 24
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
4.2.2. Método de asierre 25
4.2.3. Velocidad de alimentación 25
4.2.4. Tiempo efectivo de corte 25
4.2.5. Volumen aserrado (m3) 26
4.2.6. Variación de corte o espesor 26
4.2.7. Dimensión óptima de corte 29
4.2.8. Coeficiente de aprovechamiento 32
4.2.9. Análisis de la información 33
5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 34
5.1. Velocidad de alimentación (m/min) 34
5.2. Tiempo efectivo de corte 34
5.3. Volumen aserrado 35
5.4. Variación de corte 36
5.5. Dimensión óptima de corte 38
5.6. Coeficiente de aserrío 43
6. CONCLUSIONES 46
7. RECOMENDACIONES 47
8. BIBLIOGRAFIA CITADA 48
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
INDICE DE CUADROS
CUADROS PAGINA
1. Características de las sierras utilizadas en el estudio. 23
2. Velocidad de alimentación promedio (m/min). 34
3. Tiempo efectivo de corte total y promedios y número de cortes. 35
4. Volumen total aserrado por las sierras estudiadas. 36
5. Desviación total (St), desviación dentro de tablas (Sw) y entre tablas
(Sb).
37
6. Análisis de Varianza de la variación de corte en espesor. 38
7. Dimensión óptima y % de pérdida de volumen en grosor. 39
8. Porcentaje de tablas con dimensiones inferiores a la dimensión óptima. 41
9. Media del espesor, variación de corte y grosor óptimo para madera
nominal de 19.05 mm (3/4 de pulgada).
43
10. Coeficiente de aprovechamiento. 44
11. Análisis de varianza del coeficiente de aserrío. 44
i
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
INDICE DE FIGURAS Y ANEXOS
FIGURAS PAGINA
1. Diente tipo N. 8
2. Diente tipo O. 8
3. Diente tipo S. 9
4. Diente a viruta proyectada. 9
5. Componentes de un diente en una sierra banda. 13
6. Aserradero portátil Wood-Mizer donde se realizó el estudio. 23
7. Tratamiento a la trocería utilizada. 24
8. Ubicación de las seis mediciones de grueso en las piezas. 27
9. Ubicación de las mediciones en ancho. 27
10. Ubicación de la medición en largo. 27
ANEXOS PAGINA
1. Formato de registro. 52
2. Porcentaje de contracción en la madera de las especies utilizadas. 53
3. Interrelación del porcentaje de piezas con dimensiones inferiores y el factor Z.
54
ii
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
RESUMEN
En el presente trabajo se determinó la variación de corte en espesor en tablas de 19.05
mm (¾ de pulgada), así como el coeficiente de aprovechamiento de tres especies de
encino (Quercus laurina, Q. carssifolia y Q. rugosa), en un aserradero portátil marca
Wood-Mizer, se evaluó una sierra bimetálica tomando como testigo una sierra con
características para el aserrío de madera del género Pinus que es una madera suave.
Como resultado, la sierra bimetálica cuyas características son: calibre 19 equivalente a
1.05 mm, profundidad de garganta de ¼”, paso de diente de ¾”, ángulo de corte de 10°,
ángulo de diente de 60°, ángulo de limpieza de 20° y ancho de corte de 2 mm, fue la
que menor variación entre tablas y dentro de tablas presento. En cuanto al coeficiente
de aprovechamiento, no existió diferencia estadísticamente significativa.
PALABRAS CLAVE: aserradero portátil, Quercus, dimensión óptima, sierra bimetálica.
iii
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
SUMMARY
In the present work was determined the variation of cut in thickness in tables of 19,05
mm (¾ inch), as well as improvement coefficient of three species of encino (Quercus
laurina, Q. carssifolia and Q. rugosa), in a portable sawmill Wood-Mizer mark, a
bimetallic saw was evaluated taking like witness a saw with characteristics for sawmilling
from wood from the Pinus that is a smooth wood. Like result, the bimetallic saw whose
characteristics are: gauge 19 equivalent to 1,05 mm, gullet of ¼”, pitch of ¾”, rake angle
of 10°, sharpness angle of 60°, clearance angle of 20° and kerf of 2 mm, was the one
that smaller variation between tables and within tables display. As far as the
improvement coefficient, statistically significant difference did not exist.
KEY WORDS: portable sawmill, Quercus, optimal dimension, bimetallic saw.
iv
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
1. INTRODUCCIÓN
Las especies de encino a pesar de formar el segundo grupo de vegetación más
abundante después de los pinos en las zonas de clima templado–frío del país, no
reflejan su importancia en la producción nacional forestal donde históricamente han
representado solo el 8 % de la producción maderable (Flores y Fuentes 2002). De
acuerdo con SEMARNAT (2007), la madera de encinos es destinada a la escuadría,
celulósicos, leña y carbón, durmientes, postes, pilotes y morillos en ese orden de
importancia.
Dicha madera es poco utilizada, debido a que existe escaso conocimiento de sus
características tecnológicas, falta de equipo y tecnología apropiada para su
procesamiento (Fuentes, 1990). Por sus características de alta densidad, dureza y
contenidos de sílice que actúan como abrasivos, resulta una madera difícil de aserrar,
ya que éstas actúan mermando rápidamente el filo de las herramientas de corte,
incrementando así los costos de producción y teniendo como resultado inmediato el
bajo aprovechamiento de esta especie (Flores et al., 2007).
Existen diversos problemas que aquejan a la producción de madera aserrada, siendo
uno de ellos la variación de corte que se presenta en la madera que asierran,
provocando con ello una baja productividad y una especulación en el precio por la falta
de uniformidad en el corte de la madera aserrada que procesan (Sánchez, 2004).
Asimismo, la madera que se asierra a un grosor superior al requerido incluye un
volumen que se pierde en el proceso de cepillado, lo que repercute en una reducción
1
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
del coeficiente de aprovechamiento y en las utilidades potenciales de la empresa
(Zavala, 1991). Por ende, con un adecuado control en la uniformidad de la madera
aserrada se obtendrán mejoras en la calidad del producto y se podrá aumentar el
coeficiente de aserrío (Sánchez, 2004).
Para tal efecto, en el presente trabajo se determinó la variación de corte en espesor en
tablas de 19.05 mm (¾ de pulgada), así como el coeficiente de aprovechamiento de tres
especies de encino (Quercus laurina, Q. carssifolia y Q. rugosa), en un aserradero
portátil, para poder evaluar una sierra bimetálica tomando en consideración una sierra
testigo que se utiliza para el aserrío de madera del género Pinus en la comunidad de la
Trinidad, Ixtlán Oaxaca.
2
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
2. OBJETIVO
Determinar la variación de corte y el coeficiente de aprovechamiento de tres especies
de encino (Quercus laurina, Q. crassifolia y Quercus rugosa), en un aserradero portátil
localizado en la comunidad de la Trinidad, Ixtlán, Oaxaca.
3
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
3. REVISIÓN DE LITERATURA
3.1 Los encinos, su distribución e importancia
Los encinos pertenecen al género Quercus de la familia Fagaceae, y constituyen un
elemento dominante de la vegetación forestal en los bosques de clima templado
(Jiménez y Olivas, 1998; Rzedowski, 1983; Mc. Vaugh, 1974). México se considera uno
de los países con mayor representación de este taxa con más de 200 especies (Reyes
y Gama, 1995).
Los encinos, son un recurso forestal que durante mucho tiempo se ha subutilizado.
Debido a que de las aproximadamente 200 especies de encino, sólo 60 de ellas
presentan diámetros y alturas comerciales para la industria forestal, las especies de los
estados de Michoacán y Jalisco son utilizadas entre otras cosas para artesanías
(Vázquez, 1992).
Los encinos por su diversidad, distribución y usos, tanto actuales como potenciales, son
uno de los grupos taxonómicos de mayor relevancia (Vázquez, 1992). Existen encinos
prácticamente en todas las entidades federativas de México; sólo están ausentes en el
estado de Yucatán (Zavala, 1990). En el resto del país, los encinares son las
poblaciones más comunes, pues no solo se encuentran en zonas de clima templado y
semihúmedo, sino que se presentan también en las de clima caliente (colindando con el
bosque tropical caducifolio), e incluso en las regiones típicamente áridas (formando
4
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
parte del matorral xerófilo). La distribución del género Quercus sp. En el país es
bastante amplia, pero no se conoce de manera detallada (Zavala, 1995).
3.2 Aserrío de maderas duras
La oportunidad de aprovechar los encinos en forma industrial requiere la búsqueda de
nuevas alternativas de aprovechamiento y procesamiento en la actividad primaria del
aserrío, como son la utilización de diagramas de corte adecuado y la determinación de
las características de la sierra banda que permite aserrar un mayor volumen de trocería
con una buena calidad de producto final (Flores y Fuentes, 2002).
La sierra es uno de los principales elementos en el proceso del aserrío, la cual debe
cumplir ciertos requerimientos como son: alta flexibilidad y resistencia a la fatiga, alta
dureza, resistencia al desgaste, uniformidad estructural de la resistencia al impacto
(Flores y Fuentes, 2002; Sánchez, 2008).
Sin embargo, la dificultad para aserrar encinos esta relacionada con el tabú de la
utilización de sierras banda que no reúnen las especificaciones necesarias para este
tipo de madera y la adecuada combinación de la geometría de los dientes (Flores et al.,
2002).
Así pues, la parte más importante de la sierra son los dientes, por el hecho de constituir
los elementos de corte. Las especificaciones de mayor importancia son las relacionadas
con la geometría de estos, como son: paso de diente, profundidad de garganta, espacio
5
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
libre lateral, ángulo de corte, ángulo de diente y ángulo libre, que combinados en forma
adecuada permiten incrementar la duración del filo y por consecuencia el volumen
procesado de madera (Flores y Fuentes, 2002).
Dentro de las características de los dientes de la sierra banda, se encuentran las
siguientes (Sánchez, 2008):
• Tipo de diente
• Forma del diente
• Paso del diente
• Profundidad de garganta
• Ángulos del diente
Tipo de diente. Los tipos de diente sin considerar su forma, son dientes triscados (o
trabados) y los dientes recalcados (o suajeados) (Sánchez, 2008; SANDVIK, 1999;
Jiménez, 1985), cabe mencionar que el diente recalcado es el más común para aserrar
madera de encino.
El recalcado del diente se realiza en tres etapas: deformación o recalcado, retocado
lateral o desbastado de los lados y, rectificado de la parte superior y caras de diente.
Las puntas de los dientes se pueden recalcar con una herramienta manual o con una
máquina (Sánchez, 2008; Sanvik, 1999).
6
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
Las principales ventajas de los dientes recalcados en comparación con los dientes
triscados se describen a continuación (Sanvik, 1999):
1. Mayores tiempos operativos debido a que la resistencia al desgaste es mejorada
gracias a la alta dureza (deformación en frío).
2. Mejor precisión de corte en el aserrío y acabado superficial gracias a la simetría.
3. Tienen menor posibilidad de desplazarse lateralmente, siempre cortan más recto
con avances más grandes.
Forma del diente. Existen cuatro formas básicas de dientes que cubren las condiciones
generales de aserrío de la madera, y la principal diferencia entre ellos, estriba en el área
o forma de garganta, la cual debe ser modificada de acuerdo a las condiciones de
trabajo existentes (Flores et al., 2007).
El diente tipo N (Figura 1) es usado generalmente para hojas de sierra cinta angostas
de hasta 50 mm de ancho (2”). Es un diente fuerte el cual puede ser recomendado para
maderas excesivamente duras (Sánchez, 1994). El área de su garganta es
relativamente pequeña y normalmente el diente es trabado y se afila a mano (Flores et
al., 2007).
7
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
Figura 1. Diente tipo N.
El diente tipo O (Figura 2) tiene la base de la garganta plana y el área de la misma
grande por lo que se recomienda para maderas de grano grueso y fibroso, y en general
para maderas suaves (Sánchez, 2008). Sin embargo, se comienza a utilizar con cierto
éxito en el aserrío de maderas duras en los aserraderos portátiles, así mismo, de
acuerdo con la opinión de algunos investigadores, la garganta plana reduce el riesgo de
agrietamiento (Flores et al., 2007).
Figura 2. Diente tipo O.
8
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
El diente tipo S (Figura 3) es el usual para hojas de sierras anchas, especialmente
aquellas con dientes recalcados, y debido a su lomo convexo, el ángulo de incidencia
puede ser reducido al mínimo (Sánchez, 2008; Flores et al., 2007).
Figura 3. Diente tipo S.
El diente a viruta proyectada (Figura 4) tiene un ángulo de la garganta muy reducido,
por lo que se resalta la facilidad de trabajo que presenta, dada el área de garganta y el
fácil transporte del aserrín (Flores et al., 2007).
Figura 4. Diente a viruta proyectada.
9
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
Paso de diente. Es la distancia existente entre punta y punta de los dientes (Figura 5).
El paso del diente que existe para maderas duras y muy duras varía de 1 ¼” a 2 3/8”
(Zavala y Gándara, 1976; Sandvik, 1964), aunque esto está relacionado con el ancho
de la sierra (Schrewe, 1983; Tusset y Duran, 1979), o con el calibre de la sierra y con el
diámetro de los volantes (Lustrum, 1984). De acuerdo a lo anterior, Flores y Fuentes
(2002), recomiendan un paso del diente para madera de encino de 1 ¼” a 2 ¼”, de
acuerdo con el calibre de la sierra, ya que a menor espesor de la sierra, menor paso de
diente.
Garganta y profundidad de garganta. La garganta se determina por la forma, el paso
de diente y la altura del mismo (Figura 5), debiendo ser lo suficientemente amplia para
arrastrar el aserrín producido. Que en el caso de las maderas duras, el volumen del
aserrín es tres veces más que el volumen de la madera sólida, lo que significa que la
garganta sea más reducida para obtener una mayor rigidez en el diente (Flores y
Fuentes, 2002).
La profundidad de la garganta significa un amplio espacio de la garganta. Respecto a
estudios realizados en el país, sobre el aserrío de encinos, en sierras de 8”, la
característica que resultó con respecto a la profundidad de la garganta es de ½” (Bejar,
1982); en sierras de 6” una profundidad de garganta de 3/8”, fue la que dio mejores
resultados (Quiñones y Herrera, 1984); y en sierras de 5” una profundidad de 7/16”, dio
buenos resultados (Flores et al., 2001).
10
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
Ángulo de ataque o corte (Figura 5). El ángulo de corte debe ser mantenido dentro de
ciertos límites, los cuales han sido determinados por la experiencia y la investigación
(Flores y Fuentes 2002). En México, al evaluar sierras de 8”, los mejores resultados se
obtuvieron con ángulos de ataque de 28° (Bejar, 1982); en sierras de 6”, los resultados
fueron mejores con ángulos de ataque de 26° a 30° (Quiñones y Herrera, 1984); y en
sierras de 5”, el ángulo de corte de 30° dio buenos resultados (Flores et al., 2001), esto
sin olvidar que el ángulo de corte debe relacionarse con la velocidad de alimentación y
la velocidad de corte, es por ello que para sierras banda de espesores reducidos debe
mantenerse cerca de la tolerancia mínima, y para sierras de espesores elevados cerca
de la tolerancia máxima. Por tal motivo Flores y Fuentes (2002) recomiendan para
aserrar la madera de encino ángulos de corte para sierra banda con dientes trabados
de 15° a 30° y para sierras banda con dientes recalcados de 20° a 30°.
Ángulo del diente (Figura 5). Determina que tan fuerte y sólido es el diente, es decir,
debe ser lo suficientemente amplio de tal manera que permita que el diente tenga una
buena resistencia, es por ello que para el aserrío de la madera de encino Flores y
Fuentes (2002) recomiendan un ángulo de diente de 45° a 60°. Derivado de estudios
realizados en México, con sierras de 8”, el ángulo de diente de 50° fue el que mejores
resultados dio (Bejar, 1982). En sierras de 6”el ángulo de diente más adecuado fue el
de 45° a 50° (Quiñones y Herrera, 1984); y en sierras de 5”, el ángulo de diente de 44°
dio buenos resultados (Flores et al., 2001). Así mismo, de acuerdo con Sánchez (2008)
el ángulo del diente no debe ser menor de 40°, con maderas duras puede acercarse a
los 50° y en maderas suaves descender hasta 35°.
11
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
Ángulo de limpieza. Determina el corte libre y limpio de la sierra, ya que la separación
entre la sierra y la madera debe empezar justamente en la punta del diente, para evitar
que el lomo del mismo roce con la madera causando fricción y sobre calentamiento de
los dientes de la sierra (Figura 5). En México, en sierras de 8” se recomienda un ángulo
de limpieza de 12° (Bejar, 1982); en sierras de 6” el ángulo de limpieza más adecuado
va de 14° a 15° (Quiñones y Herrera, 1984); y en sierras de 5”, el ángulo de limpieza de
16° dio buenos resultados (Flores et al., 2001). Es así como el aserrío de una madera
densa o dura requiere de un diente rígido, haciendo necesario incrementar el ángulo del
diente, lo cual se realiza reduciendo el ángulo de incidencia o el ángulo de corte o
ambos (Flores y Fuentes, 2002).
Ancho de corte. Es el ensanche que se le da al borde dentado de la sierra, con la
finalidad de proporcionar a la misma el espacio suficiente, para evitar roces del cuerpo
de la hoja con la madera al realizar el corte. Como regla general, se recomienda usar
sierras con dientes recalcados para el aserrío de madera de encino, debido a que sólo
un diente recalcado efectúa el trabajo de corte completo, mientras que se requieren de
dos dientes trabados como mínimo para efectuar el mismo trabajo (Flores y Fuentes,
2002).
12
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
Figura 5. Componentes de un diente en una sierra banda.
3.3 Movimientos en el proceso de aserrío
Velocidad de alimentación
Esta determinada por el tipo de madera, tamaño de madera (altura de corte),
tolerancias exigidas por el producto aserrado, acabado superficial deseado y
características de la sierra. En México, otro de los grandes problemas del aserrío de
encino, es que se quiere aserrar a las mismas velocidades a las que se asierra la
madera de pino, lo cual no es recomendable, ya que el encino por ser madera dura
requiere utilizar velocidades de alimentación menores, por lo tanto, se debe utilizar una
velocidad cercana a los 25 m/min o ligeramente superior (Enríquez, 2004).
13
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
La velocidad de alimentación es calculada por medio de la siguiente formula (Flores y
Fuentes, 2002; Jiménez, 1985):
Va = (Vc * E) / p
Donde:
Va= Velocidad de alimentación
Vc= Velocidad de corte
E= Espesor de aserrín (mm)
p= Paso de diente (mm)
Es decir, en una sierra con un paso de 38.1 mm, que corte a una velocidad de 1800
m/min y produzca un espesor de viruta de 0.6 mm, se aserrará con una velocidad de
alimentación de 28.35 m/min (Flores y Fuentes, 2002). Asimismo, cuando se asierran
troncos de madera dura como el encino, es recomendable obtener un espesor de viruta
de entre 0.3 y 0.7mm (Flores et al., 2007).
Enríquez (2004) reportó velocidades de alimentación promedio de 18.78 m/min durante
el aserrío de encino, obteniendo mayores velocidades con sierras estelitadas de hasta
24 m/min. Mientras que Bejar (1982) obtuvo velocidades de 15 m/min a 19.8 m/min,
siendo la mayor velocidad de alimentación la correspondiente a sierras estelitadas.
Acevedo (2008) al evaluar 9 sierras banda para el aserrío de madera de encino de
Oaxaca reportó velocidades de alimentación de 6.63 m/min a 14.35 m/min, por lo que
14
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
se considera que son velocidades muy bajas en comparación con otros estudios
realizados.
Velocidad de corte
La velocidad de la sierra debe de verificarse periódicamente, sobre todo cuando se
quiera aserrar madera de diferente dureza a la que se está aserrando; ya que la madera
blanda se asierra a velocidades ligeramente superiores a los 10000 pies/minuto, la
madera de dureza media semejante al pino verde se asierra a velocidades entre 8000 y
10000 pies/minuto y maderas duras como el encino se asierran a velocidades cercanas
a 6000 pies/minuto (Flores y Fuentes, 2002).
Conociendo el diámetro de los volantes y las revoluciones por minuto (rpm) de éstos, se
puede calcular sin problema la velocidad de corte de la sierra con la siguiente fórmula
(Flores y Fuentes, 2002):
Velocidad de la sierra (pies/min) = rpm del volante X 3.1416 X diámetro del volante
(en pies)
Cuando no se dispone de un tacómetro para medir las rpm del volante, se determina
con la siguiente fórmula (Flores y Fuentes, 2002):
Rpm del volante = (diámetro de polea impulsadora X rpm del motor)/diámetro de
la polea receptora
15
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
3.4 Propiedades de la madera de encino que influyen en el desafilado
De las características y propiedades de la madera más importantes que influyen en la
calidad de superficie maquinada están: la densidad, el contenido de humedad, la
dirección del hilo, textura, porosidad, contenido de extractivos, elasticidad, número de
anillos de crecimiento por cm y temperatura (Flores y Fuentes, 2002).
En el proceso de aserrío, el comportamiento o la influencia de la humedad en la madera
es importante solo cuando se encuentra por debajo del Punto de Saturación de la Fibra
(PSF), por la resistencia que opone al ser cortada, ya que las fibras se vuelven más
rígidas y por lo tanto su resistencia al corte es mayor. Cuando se encuentra por arriba
del PSF, no presenta un efecto significativo sobre el corte (Acevedo, 2008).
Las maderas en general presentan incrustaciones de materiales cálcicos con contenido
de látex o algunas sustancias que hacen más difícil su aserrío y que generalmente se
les considera como “maderas duras” (Becerra, 1976). Asimismo, los encinos de México
tienen una gran densidad básica entre 0.51 g/cm3 y 0.89 g/cm3, clasificadas como
pesados a muy pesados (Honorato, 2002a).
La presencia de cristales en algunas especies de encino afecta la duración del filo de
las herramientas de corte, disminuyendo el tiempo de vida útil de las mismas elevando
el costo de producción (Honorato, 2002b).
16
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
3.5 Variación de corte en la madera aserrada
La variación del corte se manifiesta a través de la variación en espesor de la madera
aserrada, y se le considera como una medida de la precisión mecánica de trabajo de los
equipos de aserrío (Zavala, 1991).
Existen muchos factores que afectan directamente el coeficiente de aprovechamiento
debido a la variación de corte; los cuales reflejan una influencia directa en el proceso de
transformación de la madera desde el proceso de troceo del arbolado hasta la
elaboración de la madera aserrada; tales como las características de la maquinaria
utilizada con su capacidad de producción y condiciones de trabajo, el diámetro y la
calidad de la trocería procesada, la proporción de las dimensiones y la calidad de la
madera producida, los refuerzos y los excedentes de los refuerzos en la trocería como
en la madera aserrada y la variación en grosor de las tablas (Zavala, 1995; Zavala,
1994).
La importancia en el control de la variación de corte radica en que de cada milímetro de
espesor en tablas de 25.4 mm de grueso (1”), significa el 4 % de la producción
(Sánchez, 2004), es decir, que los beneficios obtenidos por la optimización son
maximizar las ganancias, satisfacer demandas de mercado y utilizar racionalmente los
recursos (Ulin, 1992).
17
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
La variación en el grosor de la madera, debido a la variación de corte por aserrío, puede
ser bastante significativo, el exceso de refuerzos puede representar un 10 % del
volumen de madera verde áspera (Zavala, 1994).
De acuerdo a Ramos (2006), la variación de corte en gruesos es la más significativa en
cuanto al volumen que representa, comparativamente hablando con respecto al ancho y
al largo.
Zavala (1991), reportó un grosor promedio de 21 a 34 mm para tablas de 19.05 mm
(3/4”), media nominal en seis aserraderos, donde la principal variación de corte durante
el proceso fue entre tablas. Pudiendo incrementar potencialmente el coeficiente de
aprovechamiento de madera aserrada, disminuyendo el grosor promedio a un grosor
óptimo, determinado en función de la variación del espesor de la madera, el cual
representaría un aumento en el volumen de madera aserrada de 3.55 %.
De acuerdo con Zavala (1992), en un estudio realizado en dos aserraderos del país, el
refuerzo es excedido hasta en un 15 % para madera de 19 mm (3/4”), de 9.99 % para
madera de 38.1 mm (1½”) y de 10.91 % para madera de 50.8 mm (2”). Mediante la
determinación de la dimensión óptima se encontró un excedente de volumen de madera
promedio de 4.46 %. De tal manera, que es necesario respetar las dimensiones del
refuerzo para la madera aserrada, para que la productividad no se vea afectada por el
excedente de refuerzos.
18
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
Enríquez (2004) y Ramos (2006) obtuvieron en su investigación sobre el aserrío de
encino los mejores resultados en cuanto a menor variación de corte, mayor coeficiente
de aprovechamiento y mayor duración del filo con sierras estelitadas, por lo que
recomiendan el uso de las mismas.
Flores (2005) determinó en el estudio sobre variación de corte para madera de 19.05
mm (3/4”) de medida nominal, un porcentaje de pérdida en volumen aserrado por
exceso de refuerzo en dos aserraderos del país de 5.55 % y de 6.95 % de acuerdo con
la dimensión óptima determinada para cada aserradero, así como una desviación
estándar total del proceso de 1.4 mm y 1.1 mm respectivamente. Mientras que Sánchez
(2006), en su estudio sobre variación de corte en cinco aserraderos del país, reportó
variaciones de 0.55 mm a 0.94 mm, y de pérdidas por volumen aserrado debido a un
exceso en refuerzo de 1.37 % a 9.71 %.
Nájera et al. (2006) determinaron una desviación estándar del proceso de 1.433 mm
considerando como media en el estudio sobre la evaluación de tres sierras, de asierre
en tablas de 19.05 mm (3/4”) para una especie de encino.
Acevedo (2008), en su estudio sobre evaluación de nueve sierras en el aserrío de
encino de Oaxaca obtuvo que el espesor promedio de las tablas de 19.05 mm (3/4”) de
espesor nominal varió de 25.7 mm (1.04”). Asimismo, reportó una desviación total del
proceso que va de un rango de 1.22 mm a 1.59 mm, de tal manera que afirma que la
principal variación de corte que se presentó en su investigación corresponde a la
19
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
variación entre tablas (Sb). También, reporta perdidas por volumen aserrado debido a
un exceso en refuerzo de 1.37 % a 9.71 %, por lo cual menciona que el porcentaje por
pérdida de volumen aserrado se ve influenciado por la variación de corte en el proceso
de aserrío, por lo que es necesario respetar las dimensiones del refuerzo, y de esta
manera la productividad no se verá afectada por excedentes de madera.
3.6 Coeficiente de aprovechamiento
El rendimiento de madera aserrada o coeficiente de aprovechamiento se define como la
proporción de madera en escuadría que resulta al aserrar una unidad de volumen de
trozas (Ferreira et al., 2004). Las variables más significativas que influyen en el
rendimiento del aserrío son el ancho del corte, las dimensiones de la madera, el
diámetro, la longitud, conicidad y calidad de la troza, así como, la toma de decisiones
del personal y las condiciones de mantenimiento del equipo (Melo y Ravón, 1989;
Dilworth & Bey, 1984). García et al. (2001) afirmaron que el rendimiento de la madera
aserrada es uno de los principales indicadores para medir la eficiencia de cualquier
industria. La eficiencia se refiere al grado de aprovechamiento de la materia prima que
garantiza el producto que se comercializa.
Alemán (1992) determinó un coeficiente de aserrío de 61.73 % en el aserradero La
Mesilla, propiedad de la Compañía Maderera Guerrero S.A de C.V., ubicado en
Zaragoza, Nuevo León.
20
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
García et al. (2001) mediante el estudio de cuatro aserraderos banda cuyos productos
principales son tablas de 1.905 cm (3/4”) y tablones de 3.81 cm (1½”), en cortas
dimensiones y en calidad mill-run, determinaron un coeficiente de aserrío nominal de
44.58 % y el real de 61.72 %.
Nájera et al. (2006) evaluaron tres sistemas de aserrío para madera de encino
(tangencial, radial y mixto) en un aserradero de 20.32 cm (8”) en la región de el Salto,
Durango. Los resultados mostraron que el mejor rendimiento en madera aserrada se
consiguió en el sistema de aserrío tangencial con 67.98 %, mientras que el menor
rendimiento se observó en el sistema radial con 46.99 %.
Ramos (2006) obtuvo un coeficiente de aprovechamiento promedio de 50.54 % para
una sierra estelitada y un coeficiente de aprovechamiento de 44.68 % para una sierra
con dientes recalcados, obteniendo diferencias significativas p>0.05 en una
comparación de medias con el procedimiento de Tukey.
Acevedo (2008) en su trabajo de investigación obtuvo como resultado un coeficiente de
aprovechamiento del proceso de aserrío de madera de encino de 45.94 %, encontrando
que no existen diferencias significativas p>0.05 entre los diferentes coeficientes de
aprovechamiento de cada una de las sierras que evaluó, por lo cual deduce que no
existe diferencia significativa entre sierras estelitadas y no estelitadas con respecto al
coeficiente de aprovechamiento promedio. Aunque está deducción no coincida con los
resultados presentados por Ramos (2006).
21
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
Flores et al. (2007) reportó en un estudio sobre el aserrío de la madera de encino en un
aserradero portátil con sierra bimetálica, un coeficiente de aprovechamiento de 40.92
%.
González (2008), en su estudio comparativo con madera de encino y pino obtuvo como
resultado un coeficiente de aprovechamiento de 49.33 % para el encino, lo cual es
considerado bajo con respecto al obtenido por Nájera et al. (2005) que reporta un
rendimiento de 51 % en Quercus laeta.
4. MATERIALES Y METODOLOGIA
4.1 Materiales
Este estudio forma parte del proyecto CONAFOR-2004-COI-55, financiado a través del
Fondo Sectorial CONAFOR-CONACYT. (Comisión Nacional Forestal – Consejo
Nacional de Ciencia y Tecnología). Se llevó a cabo en un aserradero portátil marca
Wood-Mizer propiedad de la Comunidad Forestal de La Trinidad Ixtlán, Oaxaca.
Para realizar el presente trabajo se utilizo un volumen de 4.8 m3 rollo de Quercus
laurina, Q. carssifolia y Q. rugosa, que son las principales especies maderables de
encino en los predios de la comunidad de La Trinidad, municipio de Ixtlán de Juárez.
El equipo adicional que se utilizó es: Flexómetro, cronómetro, vernier digital,
calibradores, libreta de campo, formatos de captura de datos, pintura acrílica y 2 sierras
banda con diferentes características.
22
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
4.1.1 Características del aserradero
El estudio se realizó en un aserradero portátil marca Wood-Mizer (Figura 6).
Figura 6. Aserradero portátil Wood-Mizer donde se realizó el estudio.
4.1.2 Características de la sierra
Se probaron 2 sierras de calibre 19 con los dientes tipo “O” y trabados. Las
características de cada una de las sierras se presentan en el cuadro 1.
Cuadro 1. Características de las sierras utilizadas en el estudio.
Sierra Paso de diente (Pulg.)
Profundidad de Garganta
(Pulg.)
Ángulo de Corte
(Grados)
Ángulo de Diente
(Grados)
Ángulo de Limpieza (Grados)
Calibre de sierra
(BWG*)
Ancho de corte (mm)
Ancho de la
Sierra
Bimetálica ¾” ¼” 10° 60° 20° 19 2 1 ½”
Testigo 7/8” ¼” 10° 60° 20° 19 3 1 ½”
* BWG: Birmingham Wire Gauge, medida inglesa. El calibre 19 en BWG = 1.05 mm
23
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
4.2 Metodología
4.2.1 Tratamiento de la trocería
Después de derribar y trocear los árboles de encino destinados para el estudio, se
sellaron los cabezales de cada una de las trozas con capas espesas de pintura de
aceite de color rojo, con el fin de evitar su rápida deshidratación (Figura 7). Se asignó a
cada una de las trozas un número para su identificación, posteriormente se
transportaron al patio de trocería donde se ubicaba el aserradero portátil.
Figura 7. Tratamiento a la trocería utilizada.
Durante el proceso, de igual manera se numeraron las tablas que se obtuvieron de cada
troza con la clave formada por el número de troza seguido por el número de tabla
obtenida de la misma, considerando la sierra bimetálica utilizada para el presente
estudio, así como, la sierra testigo, la cual es la que se utiliza para aserrar pino.
24
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
4.2.2 Método de asierre
Las trozas fueron aserradas aleatoriamente mediante el método de asierre conocido
como cuatro caras o volteos (1, 2, 3, 4) y el de dos caras o volteos (1, 2).
Las variables respuesta que se midieron en la sierra son:
1. Velocidad de alimentación (m/min)
2. Tiempo efectivo de corte (s)
3. Volumen aserrado (m3)
4. Variación de espesor
5. Coeficiente de aserrío
4.2.3 Velocidad de alimentación (m/min)
Para la determinación de ésta variable se midió la velocidad de alimentación promedio
con cada sierra evaluada, este factor se obtuvo mediante el registro del tiempo
promedio que tardó la sierra en efectuar el corte para cada troza, considerando que la
distancia de recorrido de corte es la longitud de la troza.
4.2.4 Tiempo efectivo de corte (s)
Para medir el tiempo efectivo de corte, se midieron los tiempos en segundos que
tardaba la sierra en realizar un corte de principio a fin, siendo acumulativo hasta
terminar de utilizar la sierra.
25
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
4.2.5 Volumen aserrado (m3)
Para determinar el volumen de madera aserrada, se midieron todas y cada una de las
tablas aserradas con cada una de las sierras. Se obtuvo el espesor promedio a través
de seis mediciones, tres en cada canto y distribuidas a lo largo de la tabla, mientras que
la media del ancho se obtuvo de tres mediciones. En cuanto a la longitud, se tomó una
sola medición. En el caso del espesor y el ancho, las mediciones se aproximaron al
milímetro, mientras que para la longitud se aproximaron al centímetro.
4.2.6 Variación de corte en espesor
Para determinar la variación de corte en el aserrío, se seleccionaron las tablas
correspondientes a la sierra de estudio y a la testigo, agrupándolas de acuerdo a su
espesor. El grosor que se produjo con mayor frecuencia fue el de 19.05 mm (3/4”), por
lo que el análisis de variación de corte está referido a esta medida nominal.
Para la medición de las tablas aserradas se utilizó el método de puntos múltiples, el
cual permite determinar la variación en espesor con mayor precisión y detectar el origen
de las fallas y sus posibles correcciones (Zavala, 1991).
Se realizaron seis mediciones de grosor en cada tabla (Figura 8). La primera medición
se realizó a 30 cm de los extremos de las tablas, tratando de evitar los defectos de la
madera como nudos, rajaduras u otros defectos naturales que no tengan que ver por
efecto de corte. Las mediciones se realizaron con un vernier con aproximación al
milímetro con la finalidad de tener mayor precisión y menor margen de error.
26
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
Figura 8. Ubicación de las seis mediciones de grueso en las piezas.
Las mediciones en ancho se realizaron con un Flexómetro con una precisión al
milímetro, tomando las medidas como se indica en la Figura 9.
Figura 9. Ubicación de las mediciones en ancho.
Para la medida en Largo únicamente se tomó una medida y ésta fue a lo largo de la
tabla (Figura 10).
Figura 10. Ubicación de la medición en largo.
Para la determinación de la variación de corte en el aserrío se utilizó la fórmula de la
desviación estándar del proceso (St) (Fórmula 1), la cual se conforma a través de la
variación en espesor o ancho a lo largo de la tabla denominada “desviación estándar
27
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
dentro de tabla (Sw)” (Fórmula 2, 3 y 4), y por la variación que ocurre de una tabla a
otra denominada “desviación estándar entre tablas (Sb)” (Fórmula 5 y 6) (Zavala, 1991;
Zavala, 1981).
Donde:
1. St = desviación estándar del proceso o variación del aserrío
2. Sw = desviación estándar en tablas
3. Sb = desviación estándar entre tablas
4. S2 = varianza de las mediciones en cada tabla
5. = promedio de las varianzas de todas las tablas
6. S( )2 = varianza de las medias de los espesores de cada una de las tablas
muestreadas
7. = media de los espesores de cada tabla
8. m = número de tablas muestreadas
9. n = número de mediciones en cada tabla
28
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
Para la aplicación de las fórmulas se realizaron los siguientes cálculos:
• Se calculó la media ( ) de las seis mediciones en grosor correspondientes a
cada tabla, con lo que se obtuvo la varianza de las medias (S( )2) de la sierra.
• En cada tabla se determinó la varianza (S2) del grosor de las seis mediciones,
para obtener el promedio de las varianzas ( ) en espesor de todas las tablas.
• Con el calculo de éstas variables, para cada grupo de tablas se calculó la
desviación estándar dentro de tablas (Sw) y la desviación estándar entre tablas
(Sb), para obtener de esta manera la desviación estándar total (St) de la sierras
evaluadas.
4.2.7 Dimensión óptima de corte
Para determinar la dimensión óptima de corte (DO) a la que debió aserrarse la madera
en ambas sierras evaluadas, se consideraron una serie de refuerzos que se agregaron
a la dimensión nominal deseada para obtener la dimensión final requerida (Zavala,
1991).
Se consideró el refuerzo respecto al volumen que se pierde por el secado de la madera,
el volumen que se remueve por el cepillado y el volumen que se pierde por efecto de la
variación en espesor de las tablas debido al corte, al momento de aserrar la trocería. Se
utilizó la fórmula empleada por (Zavala, 1994):
DO = (DF + RC) + (Z * St) 1 - %C
29
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
Donde:
DO: Dimensión óptima de la madera verde áspera (mm)
St: Desviación estándar del proceso (mm)
Z: Factor de dimensión mínima aceptable
%C: Refuerzo por contracciones (de verde al C.H. final)
RC: Refuerzo por cepillado en ambos lados de la tabla (mm)
DF: Dimensión final (mm)
La dimensión Crítica (CD) se relaciona con la dimensión de la madera verde, si se
pudiera producir piezas sin variación de corte en el aserrío. Se calculó mediante la
siguiente formula:
DC = (DF + RC) 1 - %C
Donde:
DC: Dimensión critica (mm)
%C: Refuerzo por contracciones (de verde al C.H. final)
RC: Refuerzo por cepillado en ambos lados de la tabla (mm)
DF: Dimensión final (mm)
La dimensión final (DF) es el grosor o espesor final que debe tener la madera, por lo
que la dimensión nominal debe ser igual a la dimensión real. En este caso, para las
tablas de 3/4 de pulgada, el espesor final corresponde a 19.05 mm.
30
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
El refuerzo por cepillado (RC) corresponde al volumen total de madera que se elimina al
cepillar ambas caras de la tabla. La madera que se pierde por cepillado varía de 1.27
mm a 2.032 mm (0.05” a 0.08”). En el presente trabajo, se consideró 1.27 mm, que es el
volumen mínimo de pérdida de madera por el cepillado.
El refuerzo por contracciones (% C) se determinó utilizando la formula empleada por
Zavala (1994):
%C = (30% - C. H. Final) X %C promedio 30
Considerando que la madera se contrae más en el dirección tangencial que en la radial,
se utilizó el porcentaje de contracción tangencial mayor, de las tres especies de encino
que se aserraron (Anexo 2). Esto es equivalente a 13.47 % que corresponde a Q.
rugosa Nee. El contenido de humedad final utilizado fue del 12 %.
El factor de la dimensión mínima aceptable (Z) (anexo 3), es un valor estadístico que
especifica el porcentaje de tablas cepilladas que se producirán con dimensiones
inferiores a la requerida. En este caso, se utilizó un valor de Z = 1.65 desviación
estándar para una distribución de frecuencia normal, lo que significa que únicamente un
5 % de la producción deberá presentar dimensiones inferiores a la dimensión óptima.
Por último, se obtuvo la dimensión óptima expresada en mm, considerando el valor de
St determinado para cada sierra. La dimensión óptima de corte corresponde al grosor
que debió estar cortando cada sierra, para que únicamente un 5 % de la producción de
31
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
tablas con un grosor de 19.05 mm (3/4”) media nominal, tuviera un valor inferior a esta
dimensión, ya secada y cepillada.
Posteriormente, se comparó la dimensión óptima deseada con el valor de la media en
grosor obtenida con cada sierra que se probó, y de ésta forma se calculó el porcentaje
de pérdida debido a un exceso en grosor. El volumen de madera que se perdió con
cada sierra al darle un exceso de refuerzo en grosor para compensar la variación de
corte se determinó con la siguiente fórmula:
Donde:
Vp: Volumen perdido por exceso de refuerzo en grosor
DO: Dimensión óptima de corte
X: Media del grosor de las tablas producidas por tipo de sierra
4.2.8 Coeficiente de aprovechamiento
Para obtener el coeficiente de aprovechamiento se utilizó la relación: madera aserrada /
volumen de la troza, en unidades métricas y expresado en porcentaje.
Para calcular el volumen de cada una de las trozas se midió el diámetro, con una
aproximación al milímetro, tomando cuatro mediciones por cara, dos con corteza y dos
sin corteza; la longitud de la troza se midió con aproximación al centímetro y para la
cubicación de trocería, se usó el diámetro promedio con corteza. Se utilizó la formula de
Huber:
32
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
V= AB*L
V= Volumen en m3
AB= Área Basal media (0.7854 x D2)
L= Longitud
Por lo tanto la expresión para calcular el coeficiente de aserrío es la siguiente:
Coef. De aserrío = Volumen de madera producto x 100
Volumen total rollo con corteza
4.2.9 Análisis de la información
El análisis de la información consistió en realizar un Análisis de varianza (ANOVA) en la
hoja de cálculo de Microsof Excel, únicamente para la variación en espesor y
coeficiente de aserrío con lo cual se evaluó el comportamiento de ambas sierras.
33
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
5.1 Velocidad de alimentación (m/min)
La velocidad de alimentación promedio utilizada al cortar con cada una de las sierras se
presenta en el Cuadro 2, como se puede observar la mayor velocidad de alimentación
la presentó la sierra bimetálica con 7.35 m/min, lo cual se debe a que esta presentó
menos desviación en el corte, que se infiere de acuerdo con Flores et al. (2007) a que
como el diente tiene menos traba tiende a presentar una menor tendencia a desviarse
en el corte.
Cuadro 2. Velocidad de alimentación promedio (m/min).
Sierra Velocidad de alimentación m/min
Bimetálica 7.35
Testigo 6.98
5.2 Tiempo efectivo de corte (s)
Para la obtención del tiempo efectivo de corte (TEC) se empleó el tiempo que utilizó
cada sierra por corte. El TEC total resultó del tiempo acumulado y el TEC promedio por
corte se obtuvo al dividir el TEC total entre el número de cortes realizados por las
sierras.
34
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
Considerando que la trocería tuvo el mismo origen y fue aserrada al azar con las dos
sierras, la diferencia en el TEC total se debe al número de cortes, ya que como se
puede notar en el Cuadro 3 la sierra bimetálica es la que realizó el mayor número de
cortes.
Cuadro 3. Tiempo efectivo de corte total y promedios y número de cortes.
Sierra TEC total TEC
promedio Número de
cortes
Bimetálica 16116.0 29.516 546
Testigo 7193.6 36.149 199
De acuerdo con los resultados de tiempo efectivo de corte, se nota que la sierra con
mejores condiciones para aserrar madera de encino es la sierra bimetálica y que existe
una diferencia importante al pretender utilizar la misma sierra que es utilizada para el
aserrío de pino.
5.3 Volumen aserrado (m3)
Al terminar de aserrar la madera de encino se determinó el volumen aserrado por la
sierra bimetálica y por consiguiente la de la sierra testigo, mediante la metodología
descrita anteriormente. Los resultados por sierra se muestran en el Cuadro 4. Como ya
se mencionó la trocería aserrada se procesó al azar con las sierras usadas en el
estudio, y el volumen total aserrado fue de 4.808 m3r equivalentes a 2037 pies tabla.
35
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
Cuadro 4. Volumen total aserrado por las sierras estudiadas.
Sierra Volumen aserrado (m3)
Bimetálica 3.211
Testigo 1.597
Como se puede observar en el Cuadro 4 la sierra bimetálica fue la que aserró mayor
volumen bajo las mismas condiciones de trabajo, con lo que se comprueba que las
sierras utilizadas para el aserrío de pino no se pueden usar para aserrar madera de
encino, ya que de hacerlo esto generará más costos en la producción y se verá
reflejado significativamente en el Coeficiente de Aprovechamiento. Asimismo, de
acuerdo con Flores et al. (2007) el mayor volumen de madera aserrada que se obtuvo
con la sierra bimetálica puede deberse a que al tener una menor traba que la sierra
testigo, puede trabajar un mayor tiempo sin presentar una desviación en el corte, ya que
las sierras con dientes trabados, entre mayor es la traba mayor es la tendencia a
desviarse en el corte.
5.4 Variación de corte
Para el presente estudio, se determinó la variación de corte en espesor de las tablas
con medida comercial de 3/4 de pulgada, ya que fue la más representativa en éste
proceso de aserrío. El espesor promedio de las tablas de 19.05 mm (3/4” de pulgada)
de espesor nominal varió en un rango de 18.901 mm a 28.87 mm en los dos grupos
correspondientes a cada una de las sierras en estudio.
36
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
Se obtuvo una desviación estándar para cada una de las sierras (St), así como la
desviación dentro de tablas (Sw) y la desviación entre tablas (Sb), los resultados
obtenidos se muestran en el Cuadro 5. La sierra que presentó mayor desviación
estándar total (St) fue la sierra testigo de 1.70 mm, mientras que la de la sierra
bimetálica fue de 1.30 mm, con lo anterior, se comprueba que la sierra testigo tiende a
presentar una mayor variación en el corte y que ocasiona que el proceso sea más
inestable con respecto a las características de las dimensiones de las tablas
procesadas.
Cuadro 5. Desviación total (St), desviación dentro de tablas (Sw) y entre tablas (Sb).
SIERRA Sw (mm) Sb (mm) St (mm)
BIMETALICA 0.8492 0.9857 1.3011
TESTIGO 0.9363 1.4190 1.7000
Asimismo, se realizó un análisis de varianza que se muestra en el Cuadro 6, en el cual
se puede observar que existe una diferencia significativa (p<0.05) entre la variación de
corte de espesor entre las dos sierras, de igual forma se observa también que la F
calculada es mayor que el valor critico para F, por lo que se puede afirmar que hay una
diferencia significativa entre el comportamiento de la sierra bimetálica y el de la testigo,
en cuanto a variación de corte en espesor.
37
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
Cuadro 6. Análisis de Varianza de la variación de corte en espesor.
Origen de las variaciones
Suma de cuadrados
Grados de
libertad
Promedio de los cuadrados
F Probabilidad Valor crítico para F
Entre grupos 6.67869103 1 6.67869103 4.60318271 0.03245556 3.8625351
Dentro de los grupos
642.7422744 443 1.4508855
Total 649.4209654 444
5.5. Dimensión óptima de corte
Considerando que la dimensión final que debe de tener la madera de encino ya
cepillada es de 19.05 mm (3/4 de pulgada), se considera incrementar un refuerzo por
cepillado equivalente a 1.27 mm (0.05 de pulgada) en total, de ésta manera el espesor
de la madera después del secado es de 20.32 mm. Asimismo, utilizando la formula para
la Dimensión Crítica, se determinó la dimensión requerida antes del secado, sin incluir
la variación en el aserrío para ambas sierras.
El mayor porcentaje de contracción tangencial de las cuatro especies aserradas
corresponde a la madera de Quercus rugosa y considerando que la madera sería
secada a un contenido de humedad del 12 %, el porcentaje de contracción a esas
condiciones es de 8.08 %, por lo tanto, utilizando la formula de Dimensión Critica (DC),
se obtuvo que la dimensión antes del secado es de 22.1062 mm.
Cabe mencionar que la madera no se puede aserrar de manera “perfecta”, ya que si así
fuera, la dimensión critica sería la dimensión óptima, por lo tanto, es necesario
38
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
considerar un volumen adicional. Posteriormente, para el calculo de la dimensión
óptima, se consideró el valor de la desviación total (St) que se determinó al evaluar la
madera aserrada para cada una de las sierras, asimismo, se tomó en cuenta un valor
de Z de 1.65 de desviación estándar .
.
Una vez obtenida la dimensión óptima de corte para ambas sierras, se comparó la
dimensión óptima con respecto a la media obtenida durante el proceso de aserrío y de
ésta manera se obtuvo el porcentaje de pérdida. Los resultados obtenidos se
concentran en el Cuadro 7.
Cuadro 7. Dimensión óptima y % de pérdida de volumen en grosor.
DO (BIMETÁLICA)= 22.1062 + (1.65*1.3011) DO (TESTIGO)= 22.1062 + (1.65*1.7000) DO (BIMETÁLICA)= 24.2530 DO (TESTIGO)= 24.9112 PÉRDIDA EN mm = 25.4056 - 24.2530 PÉRDIDA EN mm = 25.1465 - 24.9112 PÉRDIDA EN mm = 1.1526 PÉRDIDA EN mm = 0.2353 PÉRDIDA EN % = ((25.4056-24.2530)/24.2530)*100 PÉRDIDA EN % = ((25.1465-24.9112)/24.9112)*100 PÉRDIDA EN % = 4.7524 PÉRDIDA EN % = 0.9446
Observando los resultados sobre el porcentaje en pérdida a causa de un exceso de
refuerzo, se determinó que la sierra bimetálica presentó el más alto porcentaje de
pérdida con un 4.7524 %, sin embargo la sierra testigo presenta menos del 1%
(0.9446).
Considerando los resultados antes descritos, el porcentaje por pérdida que se obtuvo
en la sierra bimetálica tiene semejanza al obtenido por Zavala en un estudio de dos
aserraderos del país, en el cual encontró un excedente promedio de volumen de
39
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
madera de 4.46 % mediante la determinación de la dimensión óptima de corte, mientras
que en la sierra testigo utilizada para este trabajo, el porcentaje es inferior con respecto
a la sierra bimetálica, aunque es importante indicar que el porcentaje de pérdida por
volumen aserrado se ve influenciado por la variación de corte en el proceso de aserrío,
es decir, que como la desviación estándar total en la sierra testigo es mayor, entonces
implica que la variación de corte es también mayor, y para tener la dimensión final
deseada se requiere también de un mayor refuerzo, lo que a la postre va a repercutir de
forma negativa en el coeficiente de aprovechamiento.
Porcentaje de tablas con dimensiones inferiores a la requerida
Comparando el valor de la media de los espesores de cada una de las tablas aserradas
con medida nominal de 19.05 mm (3/4” de pulgada) con respecto a la dimensión
óptima, se determinó el porcentaje de tablas que no serían clasificadas como medida
nominal de 19.05 mm (3/4” de pulgada) siendo clasificadas a la medida inferior
inmediata (12.7 mm equivalentes a ½ pulgada) debido a que presentan dimensiones
inferiores a la requerida como dimensión óptima. En el Cuadro 8 se presenta el
porcentaje de tablas que serían clasificadas como 19.05 mm y 12.7 mm (3/4 y ½
pulgada) medida nominal de acuerdo a la dimensión óptima.
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“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
Cuadro 8. Porcentaje de tablas con dimensiones inferiores a la dimensión óptima.
SIERRA T1 T2 T3 T3 + 5% T4 (T1-(T3+5%)) P (%)
BIMETÁLICA 295 29 266 281 14 4.75
TESTIGO 150 45 105 113 37 24.67
Donde:
T1: Total de tablas aserradas por cada una de las sierras clasificadas con grosor
nominal de 19.05mm (3/4 de pulgada).
T2: Total de tablas aserradas con dimensiones inferiores en grosor considerando la
dimensión óptima.
T3: Total de tablas aceptadas con grosor de 19.05 mm (3/4 de pulgada) de acuerdo con
la dimensión óptima.
5 %: 5 % de tablas con respecto al total de la producción por sierra.
T3 + 5%: Total de tablas aserradas consideradas como de 19.05 mm (3/4 de pulgada),
aceptando un 5% de tablas con dimensiones inferiores, del total de la producción por
sierra.
T4: Total de tablas que no se clasificarían con un grosor nominal de 19.05mm (3/4 de
pulgada), y tendrían que ser consideradas como de ½ pulgada (12.7 mm) (T1) –
(T3+5%).
P%: porcentaje de tablas que no serían clasificadas como de 19.05mm (3/4 de pulgada)
medida nominal con respecto al total de tablas producidas por sierra, debido a que
presentan una medida inferior considerando la DO.
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“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
De acuerdo con los resultados obtenidos sobre la desviación estándar total del proceso,
la sierra testigo fue la que presentó la mayor desviación total (St) con 1.7 mm. Sin
embargo, es la que presentó menor porcentaje de pérdida (0.9358 %) en cuanto a un
exceso de refuerzo con respecto a la media del grosor real obtenido, lo cual de manera
inmediata indica que la sierra testigo es la que generó menor pérdida considerando la
dimensión óptima (24.9112) y la media en grosor (25.1465), pero no se está
considerando las tablas con dimensión requerida y que por esta razón serían
clasificadas a la dimensión nominal inferior a la de 19.05 mm (3/4 de pulgada) la cual
sería a 12.7 mm (1/2 pulgada).
Al conocer el porcentaje de tablas con dimensiones inferiores a la dimensión óptima
para ambas sierras, resultó que la sierra testigo es la que presenta el mayor porcentaje
(24.67 %) de tablas que no serían clasificadas como de 19.05 mm (3/4 de pulgada)
medida nominal y serían clasificadas como de 12.7 mm (1/2 pulgada) debido a que
presentaron dimensiones inferiores a la requerida, además de que esto hace que la
medida promedio de las tablas aserradas por la sierra testigo sea menor, por lo que en
apariencia hace parecer que la sierra que menor pérdida de volumen por
sobredimensión al aserrar sea la testigo. La sierra bimetálica resultó ser la más
adecuada para éste proceso al obtener solo un 4.75 % de tablas inferiores a la medida
nominal de 19.05 mm (3/4 de pulgada). Esto implica que al comercializar la madera
haya un volumen mayor para la sierra testigo que se tiene que vender como de ½
pulgada, lo que representa una pérdida económica.
42
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
En el Cuadro 9, se presentan los valores obtenidos a partir de la determinación de la
variación de corte para las dos sierras en las tablas de 19.05 mm (3/4 de pulgada)
medida nominal, tales como grosor promedio en mm, dimensión óptima y dimensión
crítica en mm, la desviación estándar total del proceso (St), así como también la
determinación de la desviación dentro y entre tablas. De la misma forma, se presentan
los resultados de los porcentajes de pérdida debido a un exceso en refuerzo de la
madera aserrada, así como también el porcentaje de tablas que no podrán ser
clasificadas como de 19.05 mm (3/4 de pulgada) medida nominal por presentar
dimensiones inferiores a la dimensión óptima.
Cuadro 9. Media del espesor, variación de corte y grosor óptimo para madera nominal
de 19.05 mm (3/4 de pulgada).
Parámetros Sierra Bimetálica Sierra Testigo Grosor promedio (mm.) 25.4056 25.1465 Dimensión Final (mm.) 19.05 19.05 Dimensión Óptima (DO) (mm.) 24.2530 24.9112 Dimensión Crítica (DC) (mm.) 22.1062 22.1062 Desviación Estándar Dentro de Tablas (Sw) (mm.) 0.8492 0.9363 Desviación Estándar Entre de Tablas (Sb) (mm.) 0.9857 1.4190 Desviación Total del Aserrío (St) (mm.) 1.3011 1.7000 Perdida en mm 1.1526 0.2353 % de Perdida por Volumen Aserrado 4.5368 0.9358 % de Tablas que serán clasificadas como 12.7 mm (1/2 pulgada) por presentar medidas inferiores a la DO.
4.75 24.67
5.6 Coeficiente de aserrío (%)
Después de calcular el volumen aserrado total de cada una de las sierras en cuestión, y
como resultado de todo el proceso de aserrío, se calculó el coeficiente de
aprovechamiento, el cual fue de 43 % con la sierra bimetálica y 38.98 % con la sierra
testigo (Cuadro 10).
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“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
Cuadro 10. Coeficiente de aprovechamiento.
Sierra Coeficiente de aprovechamiento (%)
Bimetálica 43 Testigo 38.98
Es importante resaltar que el coeficiente más alto corresponde a la sierra bimetálica
siendo la más apta en este proceso de aserrío de encino. Asimismo, se observa que la
sierra testigo, que se utiliza para el aserrío del Pino no presenta el mismo rendimiento
que una sierra diseñada para el aserrío de maderas duras de acuerdo con
investigaciones y pruebas realizadas en México.
Sin embargo mediante el análisis de varianza que se encuentra en el Cuadro 11, se
obtuvo como resultado que no existe una diferencia estadísticamente significativa entre
los coeficientes de aprovechamiento de las sierras evaluadas, ya que p>0.05 y de igual
forma se observa que la F calculada es menor que el valor critico para F, así pues, se
puede concluir que no hay diferencias significativas entre el coeficiente de
aprovechamiento en ambas sierras.
Cuadro 11. Análisis de varianza del coeficiente de aserrío.
Origen de las variaciones
Suma de cuadrados
Grados de libertad
Promedio de los
cuadrados
F Probabilidad Valor crítico para F
Entre grupos 261.3230826 1 261.323083 2.55499274 0.11451596 3.97980711Dentro de los grupos
7057.277478 69 102.279384
Total 7318.60056 70
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“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
Cabe mencionar que el coeficiente de aserrío que se obtuvo en este trabajo coincide
con los resultados de Nájera et al. (2005) quien reportó un rendimiento del 43 %. Sin
embargo se considera bajo en comparación con Nájera et al. (2006) que obtuvieron un
rendimiento del 67.98 %. Asimismo, Ramos (2006) obtuvo coeficientes de aserrío de 48
% y de 44.68 %, por lo que se deduce que no únicamente las sierras son las que
influyen los coeficientes de aserrío sino que se tienen que considerar otros factores
como el personal que asierra la madera y el tipo de trocería.
Para el caso de este trabajo, el proceso de aserrío de llevó a cabo con trozas de
diámetros que oscilaron entre los 16 y 57 cm.
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“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
6. CONCLUSIONES
De acuerdo con los resultados obtenidos de la variación de corte en el grosor, la sierra
bimetálica cuyas características son: calibre 19 equivalente a 1.05 mm, profundidad de
garganta de ¼”, paso de diente de ¾”, ángulo de corte de 10°, ángulo de diente de 60°,
ángulo de limpieza de 20° y ancho de corte de 2 mm, fue la que menor variación entre
tablas y dentro de tablas se obtuvo, asimismo, es con la que el porcentaje de tablas que
no cumplen con la dimensión requerida de 19.05 mm (3/4 de pulgada) es menor, ya que
la testigo que es una sierra utilizada para el aserrío de pino representa más pérdida
tomando en cuenta que fue la que reportó un mayor porcentaje de tablas que bajarán a
una medida inferior, es decir más variación de corte. En cuanto al coeficiente de
aprovechamiento, no existió diferencia estadísticamente significativa, por lo que se
puede afirmar que no solo interviene el tipo de sierra sino algunos otros factores que
tienen que ver con la decisión del operario.
Cabe mencionar, que de acuerdo a la variación de corte en grosor obtenido en el
presente estudio, se deduce que es mayor entre tablas que dentro de tablas.
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“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
7. RECOMENDACIONES
Cuando se utilice un aserradero portátil para el aserrío de la madera de encinos de
Oaxaca, se recomienda usar una sierra bimetálica calibre 19, con un paso de diente de
3/4”, profundidad de garganta de 1/4”, ángulo de corte de 10º, ángulo de diente de 60º,
ángulo de limpieza de 20º, ancho de corte de 2 mm y a una velocidad de alimentación
promedio de 7.35 m/min.
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“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
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51
“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
ANEXO 1. FORMATO DE REGISTRO.
FORMATO 1. Registro de datos de diámetros de trozas.
Fecha: Especie: Lugar de procedencia:
No. De troza
Diámetro LongitudDiámetro sin corteza Diámetro con corteza
1 2 3 4 1 2 3 4
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“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
ANEXO 2. PORCENTAJE DE CONTRACCIÓN EN LA MADERA DE LAS ESPECIES UTILIZADAS.
Especies Densidad Tangencial (%)
Contracción radial (%)
Volumétrica (%)
Quercus rugosa Née 0.66 13.47 5.33 16.87Quercus crassifolia Humb. & Bonpl 0.62 12.17 5.23 18.47Quercus laurina Humb. & Bonpl 0.65 13.37 4.91 17.86Fuente: Honorato S., J. A. 2002a.
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“Variacion de corte y Coeficiente de aprovechamiento en madera de encino de Oaxaca”
ANEXO 3. INTERRELACIÓN DEL PORCENTAJE DE PIEZAS CON DIMENSIONES INFERIORES Y EL FACTOR Z.
Porcentaje de piezas con dimensiones
inferiores a la establecida.
Valor de Z
0 3.091 2.3372 2.053 1.884 1.755 1.6510 1.2815 1.04
Fuente: Zavala, 1991.
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