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MAQUINARIA AUTOMOTRIZ DE APEO Y

PROCESADO

1. CORTADORA-APILADORA

Maquinaria automóvil cuya función es el apeo de árboles y el apilado de estos en fajos

o pulas de cierto número de unidades. Son máquinas que han sido poco frecuentes en

las explotaciones europeas madereras, pero que se están introducción cada vez en

aprovechamientos de biomasa (árboles completos).

Elementos de trabajo

El elemento característico de estas máquinas el cabezal de corte, con el que se

realiza el apeo. Es un dispositivo forado por una o varias garras de sujeción del árbol por

un elemento de corte.

Las garras suelen consistir en dos piezas robustas de acero, de forma curvada

para adaptarse al tronco del árbol. Están situadas en un plano horizontal, con un

extremo sujeto a una articulación que les permite moverse en su plano, bien

aproximándose entre sí ambas garras (cierre) o separándose (apertura). Estos

movimientos los proporcionan dos émbolos de accionamiento hidráulico.

El elemento de corte puede ser una sierra de cadena o una cuchilla.

En los elementos de apeo mediante sierra de cadena, el sistema de corte es idéntico

al de la motosierra. Sin embargo, hay algunas diferencias:

- El movimiento de la cadena no se produce por el accionamiento directo de un

motor de explosión, sino por la fuerza ejercida por un circuito hidráulico a través

de un abomba.

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- La potencia de la sierra suele ser bastante superior a la de una motosierra. Son

normales potencias del orden de 13 KW.

- El movimiento de avance en la profundidad de corte se produce por rotación de

la espada alrededor de uno de sus extremos sujeto a una articulación. El empuje

del giro procede de un émbolo, motor de accionamiento hidráulico.

- Es característico en estos cabezales de corte la denominada guadaespada,

carcasa donde se aloja la espada una vez realizado el corte, para así evitar daños

por eventuales golpes.

Los elementos de apeo mediante cuchillas efectúan el corte con cuchillas que penetran

en la madera por efecto de la presión del sistema hidráulico.

En primer momento, por efecto de la presión de la cuchilla sobre la madera, ésta se

comprime y se deforma. Cuando la presión supera el límite de rotura de la madera, la

cuchilla penetra. Las fibras rotas de la madera se curvan, comprimiéndose unas con

otras, con aparición de fendas entre ellas. Si se mantiene la presión, la cuchilla sigue

penetrando, oponiéndose a ella no sólo la resistencia de la madera al corte, sino el

rozamiento de las fibras ya cortadas con la cuchilla. Al final del corte, la resistencia

disminuye.

Seleccionada la madera y retirada la cuchilla, parte de la base del fuste se recupera de

las deformaciones, pero buena parte del mismo queda defectuosa.

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Hay varios tipos de elementos de corte mediante cuchillas, a saber:

Guadaña. Su elemento de corte consiste en una sola cuchilla de un único filo,

que trabaja girando alrededor de una articulación fija y rígida. El árbol queda

atrapado entre la cuchilla y una contracuchillla que se encuentra en el lado

opuesto y que sirve de soporte al corte, pudiendo incluso guiarlo.

Guillotina. Su elemento de corte consiste en una sola cuchilla de doble filo

(biselado) que, en lugar de girar, se desplaza en su plano guiada por unas

deslizaderas. También debe disponer de una contracuchillla en el lado opuesto.

Tijeras o cizallas. El elemento de corte está formado por dos cuchillas que giran

en sentidos opuestos alrededor de un pasador común.

Doble guillotina. Su elemento de corte se compone de dos cuchillas de doble

filo, que se mueven en un mismo plano, en sentidos opuestos, guiadas por una

deslizadera.

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Elección del cabezal de apeo por su elemento de corte

La elección entre uno u otro de los diferentes tipos de cabezales de ocrte se

puede basar en las ventajas e inconvenientes de cada uno de ellos, que se exponen a

continuación.

a) Peso del cabezal

Los cabezales de corte mediante sierra de cadena son notablemente más ligeros que los

de cuchillas. Es una ventaja de los primeros si el cabezal se monta en punta de grúa,

dado que un mayor peso puede originar desequilibrios, especialmente al alejar el

cabezal de la máquina base, con los que el alcance efectivo de la grúa se reduce si se

emplea cabezal de cuchillas.

En el caso de los tractores con el cabezal de corte incorporado a sus chasis a través de

un dispositivo hidráulico de volteo (sin grúa), un menor peso puede ser una desventaja,

dado que la máquina base gana estabilidad frente a los empujes debidos a los esfuerzo

de apeo y desplazamiento de los árboles

b) Velocidad de corte

La velocidad de corte es mayor en las cuchillas que en la sierra de cadena; así, para cortar

un árbol de 30 cm de diámetro se tardará apenas dos segundos con una cuchilla de

cizalla, de tres a cuatro segundos con una guillotina unos seis si se utiliza na sierra de

cadena.

c) Calidad del corte.

Mientras que la sierra de cadena efectúa un corte limpio, las cuchillas dejan una sección

de corte muy deteriorada, con aparición de fendas y deformaciones en la madera hasta

una altura de 25 cm. En el caso de que el destino de la madera sea la industria de

desintegración, este deterioro no es un inconveniente, pero en los demás casos (aserrío,

desenrollo, postes y apeas) puede ser inaceptable al afectar a la troza balsa, parte más

valiosa del árbol.

d) Mantenimiento del útil.

Las cuchillas, por su robustez, tienen un mantenimiento menos frecuente y más fácil que

las sierras de cadenas.

e) Aprovechamiento del fuste.

La mayor robustez de la cuchilla hace que el maquinista no tenga tanto reparo en

aproximarse al suelo, por tanto aproveche unos centímetros más de fuste, lo que

supone una cantidad de madera que en algún caso llega al 5% del total del volumen de

la explotación.

f) Potencia requerida.

La energía necesaria para el corte mediante cuchillas es de tres a cinco a veces más

elevada que mediante sierra de cadena y aumenta con el diámetro del árbol a cortar.

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Ello obliga a disponer de una máquina base muy potente, o a utilizar acumuladores

hidráulicos que permitan liberar de forma instantánea una gran cantidad de energía.

En resumen, vistas las ventajas e inconvenientes que presentan cada uno de los

tipos de cabezales de corte, no existe una clara diferencia que permita señalar un tipo

como idóneo en todas las circunstancias. El mercado parece orientarse cada día más

hacia las sierras de cadena, porque su calidad de corte proporciona mayor polivalencia,

al poderse aplicar tanto en el apeo de madera de sierra como de desintegración lo que

no ocurre con los cabezales de cuchilla.

TIPOS DE MÁQUINAS CORTADORAS APILADORAS.

Los cabezales de corte de estas máquinas pueden situarse en extremo de una

grúa o bien en la parte frontal de la máquina, uniéndose a ella mediante dos brazos de

volteo. Esta diferencia de diseño lleva consigo una forma diferente de actuación y un

ámbito de aplicación distinto, por lo que es la característica principal que se utiliza para

clasificarlas.

a) Cortadora-apiladora con cabezal en punta de grúa.

Es una máquina que no necesita situarse en la base del árbol para apearlo, bastando

colocarse a una distancia de entre seis y catorce metros de la misma (alcance de la

grúa). Su procedimiento operativo consiste en el posicionamiento de la máquina a esta

distancia del árbol, en un posición estable, y la aproximación , por medio de la grúa, del

cabezal al árbol, situándolo en su base con las garras abiertas alrededor del fuste. Tras

el cierre de las garras de sujeción alrededor del árbol, el elemento de corte actúa y lo

apea. Cortado el árbol, la máquina lo levanta ligeramente con la grúa y lo voltea,

depositándolo finalmente en el suelo. Sin mover el tractor, el maquinista vuelve a dirigir

la grúa a otro árbol y, tras apearlo, lo coloca sobre el anterior formando la pila. De esta

forma la máquina tala y apila los árboles situados dentro del radio de acción de la grúa

sin necesidad de moverse.

Estás máquinas suelen considerarse adecuadas para cortas a hecho de árboles hasta

50 cm de diámetro, si bien las basadas en máquinas de ruedas de envergadura media

raramente actúan con árboles de más de 30 cm y las grades cortadoras-apiladoras

americanas sobre máquinas de cadenas pueden cortar árboles mayores. Los riesgos de

vuelco debido a los momentos ocasionados por las cargas en extremos del brazo

dificultan su utilización , en el caso de máquinas base de envergadura media, en

pendientes superiores al 25%, aunque este límite depende del peso de los árboles.

Normalmente los trabajos se planifican cortando por fajas de anchura variable con

el alcance de la grúa (entre 6 y 14 metros). Su utilización en cortas de entresaca , claras

o aclareos está muy restringida porque la productividad baja de una forma muy notable

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y la ventaja que le proporciona el brazo articulado sólo es aprovechada en contadas

ocasiones.

La base tractora más utilizada por esta máquina es parecida al autocargador en

el que ha sido sustituida la caja, en el semichasis trasero, por una grúa hidráulica. Esta

solución tiene inconvenientes como la poca visibilidad del operario o la falta de peso

suficiente en el semichasis trasero para compensar los momentos que se producen.

Otro tipo de unidad tractora es la denominada de cabina giratoria. Esta máquina

dispone una plataforma giratoria que contiene la cabina de mandos, la grúa y, en

ocasiones, el motor. El tractor se completa con el tren de rodaje, frecuentemente de

cadenas.

b) Cortadora-apiladora con cabezal incorporado al chasis.

Se caracteriza por tener que situarse al lado de cada árbol para poder efectuar su

apeo, lo que obliga a desplazamientos y maniobras que consumen mucho tiempo. Este

grave inconveniente hizo evolucionar a estas máquinas hacia las especialización en

trabajos de claras, aunque están casi en desuso. En tal caso, se disponen sobre un

tractor de dimensiones muy reducidas que facilita su movimiento por el interior del

monte.

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La forma de operar es la siguiente: el tractorista conduce la maquina hasta la

base del primer árbol a cortar, actúa sobre las garras de sujeción para rodearlo por su

base después sobre el elemento de corte para llevar a cabo su apeo. Se puede proceder

como en el caso precedente, volteándolo y depositándolo en una pila, pero hay

máquinas de apeo múltiple, que sin soltar el primer árbol apeado, se dirigen al segundo,

lo cortan, y sin soltarlos se dirigen a un tercer árbol y así sucesivamente. Una vez que

una máquina de este tipo tiene un haz de árboles suficientemente grande, gira el

cabezal de corte depositándolos en el suelo y repite le ciclo.

Como se indicando, su ámbito de aplicación estricto es el de las claras tempranas

talando árboles de alrededor de 15 cm de diámetro, aunque puede llegar a 25 ó 30 cm.

El terreno no puede ser escabroso ni tener una pendiente superior al 20%.

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2. MÁQUINAS PROCESADORAS

El primer problema que surge al hablar de procesadora s y cosechadoras es el de su

propia denominación. En el presente texto se seguirá la terminología más aceptada

internacionalmente, según la cual procesadora es la máquina que desrama y tronza el

árbol después de apeado, pudiendo realizar alguna otra función como la clasificación o

el apilado. La máquina que, además de estas funciones, realiza el apeo, es denominada

cosechadora. Popularmente, en los medios forestales españoles, se emplea de forma

generalizada en el término procesador o procesadora para referirse a las máquinas que

apean y procesan la madera, es decir, a las cosechadoras.

En este sentido, las máquinas procesadoras son máquinas que o bien siguen a un

equipo de motoserristas que apea los árboles o bien siguen a una cortadora-apiladora.

En cualquier caso, son máquinas poco frecuentes en los aprovechamientos forestales

europea, por más que resuelven los procesos de desrame y tronzado que son los que

mayor porcentaje de tiempo ocupan durante el trabajo del árbol, llegando a suponer

más del 75% del tiempo total.

CLASIFICACIÓN MAQUINAS PROCESADORAS.

Las máquinas procesadoras, en función de su movilidad, se clasifican en:

a) Máquinas móviles o automotrices. Son las de uso más común, especialmente

en Europa. Se caracterizan por las posibilidad de introducirse en el monte y

acceder a la madera situada a pie de tocón o en las zonas de reunión dentro del

monte. Se Suelen utilizar en esquemas secuenciales y unifuncionales, a

continuación de las cortadoras-apiladoras o después del apeo y reunión manual,

y previamente a las máquinas de saca.

b) Máquinas semifijas. Son aquellas que necesitan de un medio externo para poder

desplazarse, por lo que no pueden acceder al interior del monte y trabajan en

los cargaderos o parques de madera. Se suelen emplear a continuación de las

máquinas de saca, después de un primer desembosque de los árboles completos,

sin procesar.

ELEMENTOS DE TRABAJO CARACTERISITICOS DE LAS PROCESADORAS AUTOMOTRICES

a) Máquina base. Es un tractor forestal especialmente concebido para la

función de procesado de la madera. Su característica diferencial con respecto

al resto de los tractores forestales es el reparto del peso en vacío: el eje

trasero, donde se sitúa la unidad de procesado, carga más peso en vacío que

el eje delantero. Se busca así contrarrestar los desequilibrios que se

producen durante la carga y procesado de los árboles.

Algunos fabricantes montan la máquina sobre la base de un autocargador

en el que se sustituye la caja por una plataforma que contiene los

elementos de trabajo para el procesado. Esta solución, si bien es más

económica y dota de cierta polivalencia a la máquina base, trae consigo

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una menor estabilidad que se traduce en una pérdida de productividad y

de seguridad en los trabajos.

b) La grúa. Se trata de una grúa articulada en cuyo extremo se dispone una pinza

o grapa para poder agarrar un árbol y aproximarlo a la plataforma de

procesado. Es muy similar a la de un autocargador, que se describirá con

detalle en el apartado correspondiente.

c) La plataforma de procesado. Está situada en el semichasis trasero del tractor

y está constituida por las siguientes partes:

El sistema de alimentación. Está formado por dos rodillos de ejes

perpendiculares a la plataforma de procesado que, situados paralelos entre sí,

se hacen girar en sentidos opuestos por medio de un circuito de presión. Entre

los dos se sitúa el fuste del árbol a procesar, que es aprisionado fuertemente por

ellos mientras giran, obligándolo a pasar por el útil de desramar.

Los rodillos de alimentación deben transmitir al fuste una fuerza

de arrastre suficiente para que, al chocar las ramas con unos

elementos fijos dotados de filo que se llaman garras de

desramado, se desramado sin interrupciones. Para que la

transmisión de esta fuerza sea posible, es necesario en primer

lugar que tractor disponga de dicha fuerza, bien directamente por

contar con una bomba adecuada accionada por un motor con la

suficiente potencia. O bien porque se almacene mediante

acumuladores de presión. Es negundo lugar, es precios que la

adherencia entre los rodillos el fuste sea suficiente, para los que

el diseño de los rodillos es fundamental. En el mercado se

encuentran los siguientes tipos de rodillos de alimentación:

Rodillos metálicos con estrías o puntas de agarre. Esta

solución ofrece una gran adherencia, pero la presión es tan

grade que las puntas o las estrías penetran en la madera,

deteriorándola. Ello facilita la invasión del azulado, por lo

que deben utilizarse cuando este defecto no devalúe la

madera, como es el caso de aquella con destino en la

industria de tableros de partículas o fibras, así como en la de

celulosa al sulfato.

Rodillos de goma, bien neumáticos o bien sólidos. La

consecución de una buena adherencia es más difícil, aun

que tienen la ventaja de no causar deterioro a la madera. Se

deben utilizar cuando el destino de la madera sea la

industria de aserrado o la de desenrollo.

Rodillos tipo oruga. Son quizás una alternativa intermedia

entre ambos, pues la presión que realiza sobre la madera

se reparte en una mayor superficie proporcionando una

adherencia aceptable en la mayoría de los casos.

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El sistema de desrame. Consiste en unas cuchillas en forma de garra, que pueden

ser todas articuladas o alguna de ellas fija, para que en al cerrarse puedan

adaptarse la fuste del árbol y eliminar las ramas por impacto sin dejar muñones.

Otro tipo de útil de desramado es el que puede denominarse cinturón de

cuchillas, que aunque es menos robusto, se adapta mucho mejor a la forma del

fuste.

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El sistema de tronzado. El tronzado puede realizarse con una sierra de cadena

escamoteable o mediante una sierra circular basculante. En ambos casos la

longitud de tronzado se puede seleccionar manual o automáticamente.

Cuando la madera se destina a la industria de desintegración, la longitud de

tronzado es independiente de las características del árbol si busca únicamente

la economía de transporte, por lo que se suele realizar automáticamente. Para

ello, el maquinista selecciona una de las varias posibilidades que le ofrece el

menú de longitudes de tronzado y, a partir de este momento y gracias a un

dispositivo electrónico de medida, cada vez que pasa una determinada longitud

de fuste por entre las cuchillas de desramado, los rodillos de alimentación dejan

de moverse y la sierra actúa, tronzando el fuste a la longitud deseada.

Cuando la madera tiene como destino la industria de aserrío, desenrollo o

postes, la longitud de las trozas será aquella con la que se obtenga un mayor

rendimiento en calidad o cantidad durante su transformación, y por tanto,

dependerá de la rectitud de los fustes, de su conicidad, delos defectos de forma,

etc.., características muy difíciles de objetivar, y por tanto de automatizar. Por

ello, caso de tronzarse en monte, deberá ser el maquinista de la procesadora el

que decida en cada caso la longitud de tronzado más adecuada.

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El depósito de apilado. En algunas procesadoras, a continuación de la

tronzadora se dispone un pequeño depósito donde la madera, una vez tronzado,

se va apilando. Cuando el deposito se encuentra completo, se abre por su fondo

y deja apilada la madera, perfectamente reunida sobre el terreno.

El apilado en estos depósitos suele hacerse únicamente cuando la madera

tiene como destino la industria de desintegración, dado que en este caso toda la

madera tiene la misma longitud. Cuando alguna troza tenga como destino la

industria de aserrado (como suele ocurrir con las trozas basales de árboles de

tamaño medio), la madera pasa directamente de la tronzadora al suelo, para lo

cual el deposito posee medio fondo abatible en los dos sentidos: cuando se abate

hacia el terreno toda la madera apilada cae, pero cuando se abate hacia arriba

permite, por una parte sujetar la madera anteriormente apilada, y por otra que

caiga al suelo la roza recién serrada.

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El procedimiento opertaivo de la elaboración de madera mediante procesadora:

La máquina circula por el monte hasta situarse próxima a la primera pila de

árboles apeados, en cuyo momento se estaciona y empieza a trabajar. La grúa se

aproxima a la pila y atrapa, mediante la pinza o grapa, uno de los árboles previamente

reunidos, alineándolo con la testa más gruesa entre los rodillos del sistema de

alimentación. Estos se cierran, aprisionándolo, y comienza a girar, con lo que le obligan

a pasar por útiles de desrame y de ronzado.

Mientras se lleva a cabo el desrame y el tronzado del árbol, el maquinista dirige

de nuevo la grúa para capturar y aproximar el segundo árbol al sistema de alimentación.

Procesado el primer árbol, el operario deposita el segundo sobre los rodillos, volviendo

a emplear la grúa para enganchar el tercer. Mientras agarra y aproxima el tercer árbol,

los rodillos alimentadores obligan a pasar al segundo fuste por la desarmadora y

tronzadora, iniciándose el ciclo.

MAQUINAS COSECHADORAS

Clasificación

Las cosechadoras son siempre máquinas automóviles, por lo que a diferencia de las

procesadoras se clasifican en función del número de elementos de trabajo:

a) Cosechadoras con cabezal único de apeo y procesado.

Son las que cuentan con un solo cabezal unido al extremo de un brazo

mecánico. Con él efectúan el apeo, el desrame y el tronzado. Este tipo de

máquinas se clasifican seún si el brazo es de tipo articulado o es un corto brazo

de volteo con el cabezal próximo al chasis del tractor.

Son las máquinas más utilizadas en España y las que más futuro tiene

como alternativa a realizar el apeo y procesado con motosierra.

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b) Cosechadoras con Cabezal en punta de grúa y plataforma de procesado.

Son aquellas que disponen de un cabezal sólo de apeo, dispueso en el

extremo de una grúa, y de una plataforma de procesado situada en el semichasis

trasero.

Al ser el sistema de apeo independiente del de procesado, estas

cosechadoras ofrecen la ventaja de poder realizar el desrame y el tronzado al

tiempo que el cabezal de apeo se dirige a otro árbol para iniciar su apeo,

consiguiendo teóricamente una mayor productividad. Como contrapartida,

tienen peor movilidad que las cosechadoraas de cabezal único, mayor coste de

adquisición y mayor complejidad, que da lugar a problemas de mantenimiento y

reparaciones.

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Características del cabezal único en punta de grúa

Están compuestos por unas garras de sujeción del árbol, un dispositivo de apeo

(similar al de la una cortadora-apiladora), un sistema de alimentación y un elemento

desramador (análogo al de las procesadoras).

El sistema de alimentación es el único elemento que puede presentar alguna

diferencia en la relación con lo descrito para las procesadoras. Puede ser:

- Sistema de alimentación por rodillos. El más utilizado.

- Sistema de alimentación por brazo extensible. Al extenderse el brazo, se

produce el desrame del árbol en la longitud recorrida por la garra.

Las cosechadoras de brazo extensible son las que obtienen una mejor calidad de

desrame para ramas de tamaño medio (alrededor de 5 cm. De diámetro) pero a costa

de una mayor lentitud de desrame y de mayores problemas mecánicos. También se les

achaca una mayor dificultad para el desramado de árboles tortuosos.

Procedimiento operativo para el trabajo con cosechadoras

forestales.

Hay que distinguir las técnicas de funcionamiento según el tipo de máquina:

Cosechadoras con cabezal de apeo y procesado en punta de grúa: La máquina

circula por el monte hasta situarse al alcance del árbol a cosechar. Se estaciona y,

operando la grúa, sitúa el cabezal en la base del árbol. El cabezal corta el árbol y lo voltea,

posicionándolo horizontalmente, momento a partir del cual empieza a funcionar como

procesador, desramándolo y tronzándolo. Sólo cuando ha concluido de procesar el

árbol, la máquina puede iniciar el apeo de otro.

Cosechadoras con cabezal de apeo en punta de grúa y plataforma de procesado

independiente: El posicionamiento y el apeo se realizan de la misma forma que en el

caso anterior. Talado el árbol, el maquinista lo sitúa mediante la grúa en el sistema de

alimentación de la plataforma procesadora. Una vez que el árbol se está procesando, el

maquinista puede dirigir la grúa hacia otro árbol y talarlo, sin necesidad de esperar a

que concluya el procesado del anterior.