SISTEMA DE PRENSADO Y ENCOLADO DE LATAS DE GUADUA PARA LA PRODUCCIÓN DE TABLAS Y VIGAS

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1 SISTEMA DE PRENSADO Y ENCOLADO DE LATAS DE GUADUA PARA LA PRODUCCIÓN DE TABLAS Y VIGAS En el presente documento se encuentra descrito el diseño del sistema de prensado y encolado automático de latas de guadua para la producción de láminas y vigas, que h Este proceso es fundamental en la obtención del producto final que se va a comercializar, tomando como materia prima latas de guadua hasta de 3 metros, donde se les debe agregar un adhesivo (pegante) y ser aprisionadas por un tiempo determinado, para la obtención final de vigas o tablas de guadua, estos productos obtenidos pueden ser utilizados en la producción de muebles, estructuras o casas prefabricadas, entre otros. Para presentar de manera mas explicita el desarrollo de este sistema de prensado de latas de guadua, se documenta el diseño detallado del mismo, abarcando así la concepción del diseño mecánico soportado con planos de piezas. Por otra parte, se muestra la selección de los diferentes actuadores y sensores que se desean implementar para su automatización.

2 1. PLANEACION DEL PROYECTO 1.2 Especificaciones del problema Se debe tener en cuenta que existen dos formas de pegar las latas: 1.- uniéndolas por los cantos (ver figura 2), lo cual proporciona un mejor acabado y es utilizada para la fabricación de laminados de 300 cm X 30 cm X 0.7 cm Figura 2: Tabla. 2.-pegando las latas por las caras (ver figura 3), formando de está manera tableros más gruesos que unidos entre si pueden dar origen a vigas, tablones, muebles macizos etc. en este caso se va a producir vigas de 300 cm X 10 cm X 3 cm Figura 3: Viga.

3 2. ANTECEDENTES Los sistemas de prensado que se presentan en la industria para este tipo de aplicaciones son diversos, encontrándose en el país sistemas muy rudimentarios poco productivos, también en algunos casos la tecnología utilizada son adaptaciones inadecuadas con las usadas con otras madera, que no consideran las propiedades físico-químicas propias de la guadua. En Colombia se encontró el siguiente tipo de prensado para latas de guadua: En esta empresa el sistema de prensado se hace de manera manual de la siguiente manera: Primero el operario se encarga de acomodar las latas de guadua de tal forma que les pueda aplicar el pegante de manera uniforme utilizando una brocha (ver figura 5), completado este proceso el operario une cada una de las latas de guadua para que estas queden adheridas unas a otras (En cuestión de seguridad en ocasiones el operario adopta malas posturas, esto puede causar posibles daños físicos) (ver figura 6), Ya tomado un grupo de latas, las traslada a la prensa mecánica donde las acomoda de forma manual (ver figura 7), para así formar las vigas o tableros laminados. Fig5: Encolado Fig6: Unión y ensamble Fig7: Traslado La prensa tiene una capacidad de prensado para cuatro tableros laminados, cada vez que va a prensar estos tableros de latas de guadua el operario debe cumplir con un procedimiento antes de realizar el prensado: el cual consiste en primero colocar la tapa

4 de la prensa, para así poder ejercer presión sobre las laminas o vigas de madera, la presión es controlada por medio de una llave para tuercas, que al apretar cada una de las cuatro tuercas que se encuentran ubicados en cada extremo de la prensa, logra la presión requerida para el proceso (ver figura 8). Este método de prensado toma alrededor de 1 a 2 horas para que las latas queden bien adheridas, y trae consecuencias negativas al proceso, no se garantiza una presión homogénea. Fig8: Prensado Por el otro lado Haciendo el respetivo benchmarking para conocer los antecedentes de este tipo de productos en el mercado a nivel mundial y de los adelantos que se han hecho en esta área nos encontramos con dos empresas una alemana y otra italiana donde obtuvimos la siguiente información: o ProfiPress: es una prensa de la compañía Dimter de Alemania, que ha sido desarrollado especialmente para una producción flexible de tableros de madera sólida (ver figura 9), funciona de la siguiente manera: El tablero de láminas de madera se cubre con pegamento y es trasladado hacia la dirección de la prensa en dirección longitudinal. La cubierta pesada se cierra. No hay empalmes verticales en el tablero! No diferencia en qué ancho del tablero se mueve: La posición de la presión del borde recto se ajusta automáticamente al nuevo ancho: ningún reajuste requerido! Los elementos de presión, dispuestos firmemente, dejan que todo el poder de presión tenga un efecto uniforme sobre la longitud entera de la cama de prensado también en caso de

5 las tolerancias. Las tolerancias del ancho son simplemente ecualizadas. La técnica de alta frecuencia de control endurece el empalme totalmente en una fracción del tiempo normal de prensado. Figura 9. Prensa profipress de Dimter company Fuente: Imagen tomada de Weinig group, Profipress L, [en línea]. Alemania: Deming [consultado el 17 de septiembre de 2007]. Disponible en Internet: =yes Información técnica: Tamaño de plancha de prensado Tiempo de prensado: Largo del Panel Ancho del Panel Grueso del Panel Peso aproximado m x 2.5 m aprox. 1 min; dependiendo del tipo de madera y pegamento 400-2,500 mm mm mm de acuerdo con el equipo 5 t

6 Conexiones requeridas Compresor de aire: 6-8 bar. Electricidad: aprox. 400 Volt / 50 Hz o Italpresse UT/6 Prensa en caliente: Prensa hidráulica Italiana para madera de calefacción eléctrica, de aceite o de agua, prensado horizontal (ver figura 9). Área de prensado: 2,200 x 1,100 mm 3,000 x 1,300 mm Presión total: 500 kn (50 toneladas) hasta 1600 KN (160 toneladas) Figura 10. Italpresse UT/6 Hot press Fuente: Imagen tomada Italpresse UT/6 Hot press [en linea], Italia, Italpresse, [ consultado el 20 de septiembre de 2007]. Disponible en Internet Estos dos sistemas garantizan un tiempo de prensado menor dependiendo de las características del pegante que se este utilizando, reduciendo el tiempo de prensado de horas a tan solo pocos minutos.

7 3. DIAGRAMA DE FLUJO PRENSADO DE LAMINADOS DE GUADUA SISTEMAS Sistema de alimentación Apilado vertical HERRAMIENTAS Pistón Neumático Ensamble estructura vertical Transporte de las latas 3m X 7cm x.7cm Sistema de encolado Rodillos accionados por motores. Rodillos distanciados 7 cm entre ellos. Dos rodillos accionados por un motor. Rodillos distanciados 7 cm entre ellos. Sistema de lubricación. Transporte de las latas 3m X 7cm x.7cm Rodillos accionados por motores. Rodillos distanciados 7 cm entre ellos. Sistema de ensamble de las laminas para laminados de 3m x 30 cm Pistones neumáticos Mecanismo de soporte de las latas Guías Transporte de las laminas hacia la prensa Bandeja de carga Sistema de traslado Sistema de prensado Pistones Resistencias calefacción Guías estructurales Soportes

8 DIAGRAMA DE FLUJO PRENSADO DE VIGAS DE GUADUA SISTEMAS Sistema de alimentación Apilado horizontal con ángulo de inclinación HERRAMIENTAS Pistón Neumático Ensamble estructura vertical Transporte de las latas 3m X 0,7cm X 7 cm Sistema de encolado Rodillos de avance accionados por motores. Cilindros distanciados 7 mm entre ellos. Dos rodillos accionados por un motor. Rodillos distanciados 7 mm entre ellos. Sistema de lubricación. Transporte de las latas 3m X 0,7cm X 7 cm Rodillos accionados por motores. Rodillos distanciados 7 mm entre ellos. Sistema de ensamble de las laminas para vigas de 3m x 10 cm Pistones neumáticos Mecanismo de soporte de las latas Guías Transporte de la viga 3m X 10 Cm hacia la prensa Bandeja de carga Sistema de traslado Sistema de prensado Pistones Resistencias calefacción Guías estructurales Soportes

9 4. RESULTADOS OBTENIDOS Distribución geométrica sistema de prensado de latas para la producción de vigas. Sistema de prensado Vertical Sistema de encolado Sistema de Prensado y ensamble Sistema de alimentación Sistema de prensado de latas para la producción de laminas de guadua:

10 Se realizo el diseño de un sistema de prensado y encolado automático para la elaboración de laminas y vigas, identificando cada uno de los subsistema implicados en este proceso, este sistema es modular, para cambiar de un tipo de prensado a otro solo se trata de desmontar el sistema de alimentación, modificar la distancia de los rodillos guía y la distancia de los rodillos en el sistema de encolado, el sistema esta controlado por medio de un PLC que permite realizar los dos tipos de prensado controlando el flujo de la lata durante todo el proceso hasta obtener el producto final. 4.1 Descripción de funcionamiento: Al obtener la lata de guadua cepillada esta es posicionada y almacenada en el sistema de alimentación según se disponga para el tipo de prensado que se va a realizar, el sistema cuenta con unos rodillos de avance que me permiten transportar las latas de un subsistema a otro durante el proceso, la distancia de los rodillos es ajustable para los dos tipos de prensado. Al llegar al sistema de encolado, en este proceso se le agrega pegante a las caras o cantos de la guadua según el tipo de unión de las latas que se este realizando, al salir del sistema de encolado pasa al sistema de ensamble donde una banda transportadora se encarga de trasladar la lata hasta llegar a un sensor final de carrera, que al ser accionado activa los pistones neumáticos que generan un movimiento horizontal que arrastran la lata hasta ser unida a otra que esta ubicada en la mesa de rodillos. El sistema contara con un contador, que se implementa mediante software haciendo uso de los sensores para controlar este proceso, al llegar al numero de latas requeridos para la producción de tableros (300 X 30 X.7 cm) o vigas (300 X 10 X 3 cm) se activara el motor de la mesa de rodillos, trasladando la tabla o viga hacia el sistema de prensado vertical en caliente.

11 4.2 Subsistemas: El diseño en detalle de cada uno de estos subsistemas se podrán observar en los planos anexos a este documento Sistema de alimentación: Como el mecanismo de alimentación es fundamental en la distribución de las latas para el prensado, se diseño un sistema automático que supliera esta necesidad por medio de un pistón neumático. Para manejar la posición de la lata se desarrollo un sistema modular de almacenamiento, el cual permite ubicar la lata según el producto a desarrollar. Este modulo se sujeta mecánicamente y es de fácil montaje por parte del operario Sistema de encolado automático: Este sistema se encarga de aplicar el pegante a las caras o cantos de las latas para que sean prensadas, el paso entre los rodillos de encolado puede ser modificado por medio de un mecanismo de ajuste. El sistema permite una distribución uniforme en todo el rodillo, logrando una uniformidad en la capa de pegante aplicada a las latas. El control de este sistema permite seleccionar el número de latas a encolar que conforman el paquete de ensamble y la secuencia de esta Sistema de ensamble: En esta fase del proceso se realiza la unión de las latas, sujetándolas temporalmente hasta completar las dimensiones especificas del producto y el tiempo requerido para ser llevado al sistema de prensado en caliente Sistema de Prensado en caliente:

12 Al llegar las tablas o vigas ensambladas a este proceso, se aplica una fuerza uniforme de 145 Psi durante un periodo de tiempo controlado por el sistema. La temperatura es controlada de acuerdo a las características técnicas del pegante utilizado, esto es posible debido a la flexibilidad del sistema de control a implementar. 5. Especificaciones técnicas: Tamaño de plancha de prensado Tiempo de prensado: Largo del Panel Ancho del Panel Grueso del Panel Conexiones requeridas Temperatura 300 cm 30 cm.7 cm aprox. 1 min; dependiendo del tipo de madera y pegamento 400-3,000 mm mm 7-30 mm de acuerdo al tipo de unión Compresor de aire: 6-8 bar. Electricidad: aprox. 220 Volt / 60 Hz <100 0 C Variable Motores trifásicos de 1/5 HP 1700 RPM a 220 V Pistones neumáticos de doble efecto Sistema de transmisión por cadena Condiciones de la lata de guadua: Longitud: Ancho: Densidad: 3 metros 3 centímetros 7 milímetros

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