ES2382856A1 - Procedimiento de desfibrado de caña común y dispositivo para llevarlo a cabo. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de desfibrado de caña común y dispositivo para llevarlo a cabo.Se trata de un procedimiento de fabricación, además de la descripción de los elementos necesarios para llevarlo a cabo, para lograr desfibrar la caña común Arundo donax L. y conseguir fibras finas y largas con las que poder dar un uso a este residuo. Las fibras obtenidas, dadas sus excelentes propiedades mecánicas de resistencia, de comportamiento al agua, a la humedad, elevada dureza, y gran durabilidad, son idóneas para adicionar a otros materiales de construcción, tal y como se ha desarrollado. El procedimiento consta de los siguientes pasos: Desbastado de la caña, corte transversal, orientación de las piezas de caña cortadas, desfibrado mediante cintas abrasivas con velocidades de avance disimilares y recogida de fibras y desecho de residuos. Opcionalmente es posible incluir pasos de deshojado, previo al paso de desbastado y corte longitudinal de la caña en listones, previo al corte transversal en piezas de longitud determinada.
Description
Procedimiento de desfibrado de caña común y
dispositivo para llevarlo a cabo.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para conseguir el desfibrado de la caña común,
(Arundo donax L.), así como un dispositivo o máquina para
llevarlo a cabo, mediante los cuales se posibilita el obtener fibras
largas y finas de alta resistencia provenientes del tallo de la
planta citada.
Las citadas fibras podrán posteriormente
aportarse a otros materiales como refuerzo de su estructura. Además,
este procedimiento se constituye como un modo de reciclado y de uso
de la caña común, consiguiendo una mejora medioambiental con
respecto al estado del arte conocido, ya que con él se aprovecha un
residuo que en la mayoría de las ocasiones termina quemado.
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Las fibras obtenidas mediante el presente
dispositivo se podrán emplear para cualquier aplicación relacionada
con el mundo de los nuevos materiales, independientemente de la
propia fabricación de tableros de caña común, incorporación de las
mismas a los tableros de aglomerado de madera, a los que aportaría
una mejora sustancial de la resistencia mecánica y de la
durabilidad. Además podrán servir como aporte o adición en morteros,
hormigones, o combinadas con resinas para suelos o usos
especiales.
\vskip1.000000\baselineskip
La caña común, de uso generalizado por la
economía de medios, ha visto relegado su empleo y uso, siendo
sustituida por nuevos materiales. Esta falta de uso en las
aplicaciones tradicionales (forjados de viviendas, trasdosados de
paredes con adobes y cales, cañizos de cercados, fabricación de
escobas, etc.), ha provocado que se haya convertido en una mala
hierba, que consume agua, ciega las veredas y cauces de agua tanto
de ríos como de ramblas, y termina en la mayoría de los casos, una
vez recolectada, quemada y produciendo emisiones de CO_{2}.
El uso de la caña como tal, sin tratar, obtenida
en bruto, resulta de difícil aplicación ya que hoy en día, la propia
estructura heterogénea de longitud y diámetro, hace que no tenga una
aplicación directa debido a la dificultad para su tratamiento. Es
extremadamente dura, con resistencias a la tracción entre nudos que
superan los 200 N/mm^{2}. Precisamente esta resistencia, junto con
sus propiedades de tenacidad hace que el proceso de desfibrado sea
difícil de acometer.
La propuesta de desfibrado para obtener fibras
largas y de extrema resistencia a la tracción, permite que puedan
emplearse en multitud de aplicaciones. Resulta especialmente
novedosa como material de aporte para los tableros de aglomerado de
madera tradicionales, para adición en morteros y hormigones; o
combinadas con resinas para suelos o usos especiales. O incluso es
posible el empleo de las citadas fibras para la fabricación de
tableros de propia caña, si bien para este menester, se puede
obtener de desfibrados tradicionales, aunque la mejora de unión de
las fibras será más novedosa en este caso que se propone.
La caña común, además, tiene una durabilidad
demostrada en las innumerables edificaciones existentes de más de
cien años, en las que se comprueba que no han existido ataques de
microorganismos, carcomas, etc., manteniendo tanto su integridad
física como su resistencia mecánica.
Las metodologías existentes de desfibrado
(tradicionales), fundamentalmente enfocadas para la industria del
tablero de aglomerado, o corcho, consiste en el empleo de
desfibradores de mazas o de cuchillas que parten o trocean
literalmente las partículas de madera o incluso de los propios
tableros de aglomerado obtenidos de reciclados, o corcho, etc., para
obtener una fibra que no es demasiado larga, apenas unos milímetros.
Estas metodologías consiguen obtener partículas que además de cierta
longitud tienen a su vez cierto grado de espesor, no encontrando
relaciones importantes de largo/espesor, lo que impide que una vez
aportadas al material que se pretende reforzar no se obtengan
mejoras sustanciales de sus propiedades físicas.
Se pretende mediante el procedimiento descrito
en la presente memoria, y con la ayuda de la máquina que realiza
dicho procedimiento, un desfibrado donde se obtengan fibras largas y
finas, que de este modo, se podrán emplear en los usos descritos.
Por otra parte, se posibilita el desecho de la superficie de
contacto satinada de la cobertura de la caña, que con las
tecnologías existentes actualmente era imposible separar, y que
perjudica las propiedades finales del material.
De este modo, se podrán emplear para cualquier
aplicación relacionada con el mundo de los nuevos materiales,
independientemente de la incorporación a los tableros de aglomerado
de madera a los que aportaría una mejora sustancial de la
resistencia mecánica, de comportamiento a la hinchazón y a la
durabilidad.
\vskip1.000000\baselineskip
El procedimiento para el desfibrado de caña
común que se preconiza consta de las siguientes etapas:
Las dos primeras se hacen necesarias para la
alimentación de la máquina ideada para llevar a cabo el
procedimiento. Estas dos etapas iniciales son comunes a la mayoría
de procedimientos de tratamiento de materiales vegetales, y sobre
ellas no se solicitará protección alguna dado que están presentes en
multitud de procesos similares.
- 1.-
- Recogida y secado de la caña.
- 2.-
- Corte y eliminación del tallo superior de la caña en una longitud dada entre 0,5 y 1,5 metros.
\vskip1.000000\baselineskip
A continuación, comienza con el proceso de
desfibrado propiamente dicho, cuyos pasos principales son:
- 3.-
- Proceso opcional de deshojado de la caña: mediante dos rodillos flexibles de goma que giran a velocidades diferentes, se consigue una fricción sobre la caña introducida que provocará el arrastre de las hojas existentes. Las hojas serán desechadas por el exterior de los rodillos de goma mientras que la caña continuará su camino hacia el proceso siguiente.
- 4.-
- Desbastado de la caña: se realiza este proceso mediante el paso de la caña a través de unos cepillos rotativos, que dejarán perfectamente limpia la caña para pasar a la etapa siguiente, eliminando la cubierta satinada de la caña original, así como restos de hojas y otras impurezas.
- 5.-
- Proceso opcional de corte en listones de la caña. Este proceso consiste en el paso de la caña a través de una zona de corte, donde unas cuchillas dispuestas paralelas al eje de la caña realizarán sucesivos cortes que permitirán trabajar la caña en listones de menor tamaño. También es posible realizar este proceso mediante una cuchilla de estrella que realice varios cortes simultáneamente.
- 6.-
- Proceso de corte transversal. Una guillotina cortará la caña (o los listones en caso de haber aplicado el paso 5) en piezas de la medida deseada para las fibras finales.
- 7.-
- Orientación de las piezas de caña cortadas, que se logra mediante el empleo de un conjunto de rodillos que las dispondrán en la posición deseada, o bien, con la ayuda de mesas vibratorias o cualquier otro sistema tradicional de orientación de elementos longitudinales.
- 8.-
- Desfibrado de las piezas de caña mediante friccionadora. Mediante una pareja de cintas de arrastre que avanzan a velocidades diferentes, y cuya superficie se compone de piezas de material abrasivo, se logrará arrancar metódicamente fibras de la superficie de la pieza de caña cortada, con una longitud igual a la de la pieza propiamente dicha.
- 9.-
- Recogida de fibras y desecho de residuos. Finalmente, las fibras obtenidas serán recogidas en un colector dispuesto a tal efecto que desviará los residuos de caña sobrantes hacia un depósito de desechos.
\vskip1.000000\baselineskip
Así, el dispositivo ideado para llevar a cabo el
procedimiento constará de los elementos indicados para llevar a cabo
el procedimiento, incorporando o no los elementos opcionales
indicados.
El descrito proceso de fabricación representa,
pues, un sistema innovador que proporciona un producto de
características desconocidas hasta ahora para tal fin, razones que
unidas a su utilidad práctica, lo dotan de fundamento suficiente
para obtener el privilegio de exclusividad que se solicita.
\vskip1.000000\baselineskip
Para complementar la descripción que se está
realizando, y con objeto de facilitar una mejor comprensión de las
características de la invención, se acompaña a la presente memoria
como parte integrante de la misma, unos dibujos realizados con
carácter ilustrativo y no limitativo, que a continuación se procede
a describir:
Fig. 1.- Vista en perfil del dispositivo para
llevar a cabo el procedimiento, reflejando cada uno de los procesos
que se llevan a cabo.
Fig. 2.- Detalle de la conformación de la cinta
desfibradora, así como un despiece de uno de los elementos que la
componen.
Fig. 3.- Vista en perspectiva del
dispositivo.
\vskip1.000000\baselineskip
Se describe a continuación una forma preferente
de realización del procedimiento descrito y el dispositivo para
llevarlo a cabo, sin limitación en cuanto a su constitución formal ó
pequeñas variantes que carezcan de importancia en cuanto a la
modificación de su función principal.
Se comienza describiendo el procedimiento
inicial de obtención de las cañas, previo a su tratamiento de
desfibrado. La caña una vez recogida, se somete a los siguientes
procesos:
- 1.
- Secado de la caña.
- 2.
- Corte y eliminación del tallo superior de la caña (0,5-1,5 m).
\vskip1.000000\baselineskip
A continuación, una vez preparada la caña para
introducirse en la máquina de desfibrado, se comienza el
procedimiento tal cual, que contemplará los siguientes pasos:
- 3.
- Opcional: deshojado. La máquina propuesta contempla el deshojado.
- 4.
- Desbastado de la caña.
- 5.
- Opcional: se puede abrir la caña en tiras mediante paso por cuchillas en aspa. La máquina propuesta contempla este proceso.
- 6.
- Corte transversal que depende de la longitud de las fibras que se quieran obtener. Se consideran largos recomendados desde 15 mm hasta 55 mm, si bien la longitud máxima está limitada por la separación entre nudos de las cañas y del corte.
- 7.
- Orientación de las piezas de caña cortadas.
- 8.
- Desfibrado mediante cintas abrasivas con velocidades de avance disimilares.
- 9.
- Recogida de fibras y desecho de residuos.
\vskip1.000000\baselineskip
La caña, una vez seca y con el tallo superior
eliminado, es introducida en el alimentador con la ayuda de una mesa
con guías (1) para la conducción del material entrante. La entrada
del material se realiza sobre una bancada metálica de acero al
carbono. A la entrada, opcionalmente se dispone sobre dicha bancada,
de unos rodillos flexibles de goma (2), que provocan el deshojado de
la caña (el deshojado se produce con velocidad distinta del rodillo
superior respecto del inferior, o frenando uno de ellos). Las guías
de alimentación van en este caso soldadas a la bancada. Los rodillos
de goma, al disponer de diferente velocidad de giro, necesitan de un
motorreductor accionado por un motor eléctrico (potencia 1,5 cv). La
unión motor-motorreductor se establece mediante
poleas de transmisión o cadenas. Este mismo sistema acciona los
cepillos metálicos.
Posteriormente las cañas pasarían por dos
cepillos rotativos (3). Este paso por los cepillos rotativos (3)
desbastará parte de la superficie eliminando parte de la piel
satinada, impurezas, restos de hojas, pedúnculos, etc. Una guía (4)
a la salida de los cepillos, que será también de acero al carbono y
con posibilidad de desplazamiento vertical y horizontal que permite
al ajuste de la caña; lleva la caña hasta el siguiente proceso que
también es opcional, y consiste en el corte en listones de la caña
para trabajarla, y que se consigue forzando mediante unos rodillos
de arrastre (5) el paso de la caña a través de unas cuchillas
longitudinales (6) dispuestas a tal efecto, y que serán de acero al
carbono de alta resistencia al desgaste. Los rodillos de arrastres a
la misma velocidad se accionan con un motor independiente de los
anteriores, o con una transmisión del mismo, ajustado al régimen de
velocidad mayor.
Las cuchillas (6) van fijas a la bancada
soporte, pero dispondrán de una base atornillada desmontable que
permita poder sustituir fácilmente la cuchilla, siendo la colocación
de las mismas a la bancada por la parte inferior. De este modo la
sustitución no puede realizarse con la máquina en
funcionamiento.
Los rodillos de arrastre (5) serán de goma
flexible, de modo que fijen la caña y no permitan el movimiento de
la misma.
Este proceso de corte, se puede repetir en
varias fases o emplear una cuchilla de estrella para conseguir las
distintas partes de la caña. Una vez enlistonada (o entera si se ha
prescindido de esta parte del proceso), se pasa por la guillotina de
corte (7), que consta de dos cuchillas de acero al carbono de alta
resistencia de desplazamiento vertical, (en este punto también puede
emplearse una sierra estándar de carpintero, aunque ésta producirá
serrín, considerándose sustancialmente más ventajosa la opción de la
guillotina) para definir el tamaño final (longitud) de las
fibras.
fibras.
\newpage
Las cuchillas de acero al carbono de alta
resistencia de desplazamiento vertical, pueden establecerse mediante
un sistema de levas con lo que la velocidad de las mismas controla
la frecuencia del corte. En este caso es necesario otro motor
eléctrico independicen de los anteriores. (Potencia 3,5 cv).
El paso siguiente consiste en orientar las
partes cortadas de forma que entren en el desfibrado orientadas
perpendicularmente a la friccionadora. Esto se consigue mediante un
conjunto de rodillos de orientación (8), pudiéndose emplear
cualquier otro sistema similar de orientación como puede ser una
mesa vibratoria. La orientación de la caña, se realiza mediante
rodillos de acero, aluminio, o PVC.
El proceso de desfibrado se logra mediante dos
cintas de arrastre entre las que se introduce el material y las
cuales cuentan con velocidades de avance distintas: la superior (9)
de velocidad mayor que la inferior (10). La cinta de arrastre
superior, dispondrá de tres grupos de gatos hidráulicos (11) de
forma que se puede ajustar la altura de la cinta con relación a la
inferior que es fija. La separación entre ambas cintas, definirá dos
zonas diferenciadas: la primera de entrada, con ángulo de abertura
para facilitar la entrada del material, y posteriormente, (la
segunda), que permanece horizontal y paralela al a inferior. La
separación (regulable con los hidráulicos) debe ser tal que se
produzca una fricción (mínima) para evitar desgastes innecesarios.
La presión de la cinta superior desplazándose sobre la inferior hace
que se produzca el desfibrado. La altura de entrada puede variarse
según entren las cañas enlistonadas o enteras, adaptándose a
conveniencia.
La diferencia entre ambos procedimientos de
trabajo es que en las enlistonadas la energía del corte longitudinal
viene compensada con menor energía de corte transversal de la
guillotina y menor energía de desfibrado. Por el contrario se
necesita más mano de obra y una fase adicional ya descrita.
La cinta de arrastre y desfibrado se eleva para
dar ángulo de entrada y además permitir el ajuste de la misma,
mediante tres parejas de juegos de pistones hidráulicos (potencia 2
cv). Para el movimiento de las dos cintas, se requieren dos motores
independientes con variador de frecuencia, de mayor potencia que los
anteriores descritos (potencia estimada 15 cv/ud), o un único motor
con un sistema de reductor de velocidad para poder ajustar la
velocidad de la cinta.
Para que se produzca el desfibrado, se describe
el elemento que se integrará en un transportador mediante dos ejes
longitudinales. La cinta se compone de un número limitado y definido
de módulos definidos del siguiente modo: Una pieza de acero (13),
que servirá como base, y que dispondrá de dos orificios mecanizados
longitudinales, para el paso de los ejes de arrastre de dicha pieza,
los cuales se unen mediante corredera a la cinta. En la cara de
contacto con la pieza postiza (12) dispone de otros orificios
mecanizados para la sujeción de dicha pieza (12) mediante
tornillería o método equivalente.
Las piezas que componen la cinta, de carácter
modular para facilitar el mantenimiento, se componen de dos ejes
longitudinales que la atraviesan y que se acoplan a una cadena de
arrastre que es accionada por un motor. La pieza de acero sirve de
base para la colocación del postizo, encargado de realizar la
función de fricción y por tanto del desfibrado. Este postizo
(rugoso), puede ser: piedra de esmeril, piedra de granito, hormigón
de alta dureza con agregados minerales, etc.
La pieza postiza (12), con dimensiones
encajables en la base de acero (12), será de un material abrasivo,
preferiblemente piedra de esmeril o piedra de granito o incluso,
hormigones de alta resistencia con agregados minerales de alta
dureza, todos ellos con el suficiente grado de rugosidad. Dispondrá
de los agujeros avellanados representados para su sujeción a la
pieza de acero. Además se dispondrá de otra pieza adherida de
neopreno o plástico (14) que garantice la unión y evite que en la
junta se introduzcan las fibras de caña.
Una vez la caña o los listones cortados y
orientados, entran en las cintas, al trabajar con doble velocidad,
la orientación en el sentido transversal de desfibrado esta
garantizada, además de provocar el rozamiento entre ambas cintas,
como se ha indicado se puede ajustar en el sentido vertical para
obtener distintos espesores de fibra y ajustar a medida que se vayan
desgastando las piezas.
Se han definido las piezas que efectúan el
rozamiento, desmontables, para posteriores reposiciones, aunque se
puede fabricar la pieza con la forma definida de una sola vez, en el
caso de piedra artificial.
El ancho de la cinta es variable pudiendo
oscilar entre 0,4 m y 1,5 m. Es conveniente para una buena
regulación de las alturas, el menor tamaño.
Descrita suficientemente la naturaleza de la
presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, se
hace constar que dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la
práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de
la indicada a título de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente
la protección que se recaba siempre que no se altere, cambie o
modifique su principio fundamental.
Claims (6)
1. Procedimiento de desfibrado de caña común,
destinado a obtener fibras de una determinada longitud y de un
mínimo espesor, que se inicia con la recogida y secado de la caña, y
con el corte del tallo superior para su preparación,
caracterizado por estar compuesto de los siguientes pasos
fundamentales:
- -
- Desbastado de la caña.
- -
- Corte transversal que depende de la longitud de las fibras que se quieran obtener. Se consideran largos recomendados desde 15 mm hasta 55 mm, si bien la longitud máxima está limitada por la separación entre nudos de las cañas y del corte.
- -
- Orientación de las piezas de caña cortadas.
- -
- Desfibrado mediante cintas abrasivas con velocidades de avance disimilares.
- -
- Recogida de fibras y desecho de residuos.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Procedimiento de desfibrado de caña común
según la reivindicación 1, caracterizado por disponer de los
siguientes pasos opcionales:
- -
- Deshojado, previo al paso de desbastado.
- -
- Corte longitudinal de la caña en listones, previo al corte transversal en piezas de longitud determinada.
\vskip1.000000\baselineskip
3. Dispositivo para desfibrado de caña común,
específicamente concebido para llevar a cabo el procedimiento de
desfibrado, caracterizado por estar compuesto de una mesa
guía (1), dispuesta sobre bancada (15), dos rodillos flexibles de
goma (2) para el deshojado de la caña, dos cepillos (3) rotatorios
para el desbastado de la caña, una guía (4) a la salida de los
rodillos para el traslado de la caña hasta unos rodillos de goma (5)
que fuerzan su paso a través de unas cuchillas (6) longitudinales,
una guillotina transversal (7), unos rodillos de orientación (8) y
dos cintas de arrastre entre las que se introduce el material y las
cuales cuentan con velocidades de avance distintas: la superior (9)
de velocidad mayor que la inferior (10).
4. Dispositivo para desfibrado de caña común,
según reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que la
cinta de desfibrado inferior (9) dispone de 3 juegos de gatos
hidráulicos (11) que permiten regular la altura y el ángulo de
entrada de las cintas (9) y (10).
5. Dispositivo para desfibrado de caña común
según reivindicaciones 3 y 4, caracterizado por el hecho de
que las cintas de desfibrado (9) y (10) están compuestas por un
número definido de piezas compuestas de una base de acero (13) que
dispondrá de dos mecanizados longitudinales para el paso de los ejes
de arrastre que irán mediante corredera por la cinta y que en
sentido transversal dispone de otros mecanizados para la sujeción de
la pieza postiza (12).
6. Dispositivo para desfibrado de caña común
según reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que
entre la base metálica (13) y la piedra postiza (12) se dispone una
pieza adherida de neopreno o material de propiedades similares (14),
tapando las juntas entre piedras postizas (12).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201001479A ES2382856B2 (es) | 2010-11-19 | 2010-11-19 | Procedimiento de desfibrado de caña común y dispositivo para llevarlo a cabo. |
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|---|---|---|---|
| ES201001479A ES2382856B2 (es) | 2010-11-19 | 2010-11-19 | Procedimiento de desfibrado de caña común y dispositivo para llevarlo a cabo. |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| ES2382856B2 ES2382856B2 (es) | 2013-01-30 |
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| ES201001479A Active ES2382856B2 (es) | 2010-11-19 | 2010-11-19 | Procedimiento de desfibrado de caña común y dispositivo para llevarlo a cabo. |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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2010
- 2010-11-19 ES ES201001479A patent/ES2382856B2/es active Active
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| ES2382856B2 (es) | 2013-01-30 |
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