Serração para madeiras nacionais

Este projecto consistiu na reconversão de uma antiga serração substituindo por completo uma antiga linha de serragem por uma completamente nova, significando  um salto tecnológico que aumentará significativamente a produtividade assim como melhorará a qualidade do produto final.

Uma serração baseia-se num carro móvel sobre uns carris, normalmente denominado de chariot, que leva o tronco devidamente orientado e posicionado à serra de fita que fará o corte longitudinal. O tronco é preso às colunas do chariot que possuem uns grampos (grifos) concebidos para o efeito. Estas colunas têm um movimento transversal de precisão que permite "fatiar" o tronco com as dimensões pretendidas (bitola). Após cada corte, as colunas afastam ligeiramente o tronco da fita da serra, o chariot regressa a trás e avança as colunas para a próxima bitola (medida do próximo corte). Existem modelos de serração bi-corte, cujas fitas de serra cortam em ambos os sentidos resultando ainda em maior produtividade.

Nos chariots de grifagem manual, o operador permanecia sobre o chariot (ver foto 01) controlando daí o aperto dos troncos (grifagem), o movimento do chariot sobre os carris assim como a bitola através de um bitolador mecânico. Note-se que, nesta industria, os troncos têm formas muito diversas e o aproveitamento da madeira serrada depende em muito da perícia e sabedoria do serrador.

 


01 - Antiga serração a ser requalificada

 

 

O manuseamento e transporte dos troncos para o chariot era também manual, sendo um processo moroso e bastante pesado.

Há ainda a salientar uma enorme quantidade de subprodutos (serrim, pequenos pedaços de madeira, casca dos troncos, resina, etc) que exigem uma boa gestão para evitar acumulações e danos nos equipamentos. Neste ambiente, qualquer solução tem de ser extremamente robusta.

Com centenas de serrações espalhadas por todo o mundo, Máquinas Pinheiro com mais de meio século de experiência no sector, possuía já uma nova solução mecânica estava bastante amadurecida e funcional. A linha de serração a ser substituída era também do mesmo fabricante, possuindo já mais de 30 anos de funcionamento.

A nova linha será totalmente comandada a partir de um  posto de comando colocado numa cabine insonorizada, climatizada e inclui o manuseamento dos toros desde a saída da descascadeira (a partir da pos.  P5). Todos os movimentos mecânicos são accionados por actuadores (motores eléctricos, sistemas hidráulicos e pneumáticos) o que requer uma enorme quantidade de entradas e saídas do quadro eléctrico, tornando a instalação extremamente complexa.

 

 

Neste projecto específico, os toros são colocados por empilhadores  no transportador P1 que leva o tronco pela à descascadeira (P2 e P3) fabricada por terceiros. Sai da descascadeira, segue pelo transportador P4 e é redireccionado através de um ejector pneumático P5 para o transportador de correntes P6 que funciona como uma "buffer" de toros. Este transportador funciona automaticamente até ter algum toro pronto para os braços carregadores P7 que apenas são accionados por instrução do operador no posto de comando. Ao colocar o chariot em frente aos braços carregadores, acciona os braços e o tronco cai sobre o chariot.

Com o tronco sobre o chariot que, nesta instalação tem diversos equipamentos extra para o seu manuseamento, tais como girador de toros, viradores de costaneiros, uma garra e ainda um BREP (ver fotos abaixo) para grifar o tronco na melhor posição para melhor aproveitamento da madeira. Todos este movimentos são efectuados por cilindros hidráulicos, a bitola (movimento das colunas) é efectuada por um motor hidráulico, existindo para tal uma unidade hidráulica de 11kW montada sobre o próprio chariot.

O movimento do chariot sobre os carris (avanço e recuo) é assegurado por um sistema de cabos de aço accionados por uma unidade hidráulica de 22kW. Este sistema permite um bom controlo da velocidade do carro assim como boas prestações em termos de aceleração e desaceleração. Note-se que o sistema chariot + tronco pesa várias toneladas provocando assim valores elevados de inércia. O curso dos carris é de 16 metros.

A serra de fita com uns volantes de 1250mm de diâmetro, possui um motor de 55kW e o tensionamento da fita é garantido hidraulicamente e é ajustável por um pressostato electrónico. Para a lubrificação da fita durante o corte, esta máquina está equipada com um sistema de pulverização pneumática assim como possui um travão para paragem também pneumático.

Depois de serrada, a madeira cai no transportador P11 que leva permite que a madeira siga em frente ou para a direita, por isso os rolos da parte final deste transportador têm um perfil helicoidal. Opcionalmente é possível colocar a madeira cortada no transportador de de espera P11. Este transportador, elevação pneumática, permite colocar madeira em espera que será novamente carregado no chariot. è particularmente importante em alguns tipos de serragem em que primeiro é efectuado um corte em "pranchões" e depois estes são individualmente serrados.

Mesmo atendendo a um tão grande número de entradas e saídas, optou-se pela seguinte solução baseada num autómato Twido da Schneider com 3 ilhas de estações remotas em CANopen.

 

 

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Antes deste projecto, as serrações produzidas por Máquinas Pinheiro, eram sempre electrificadas com "lógica de relés" originando quadros muito complexos, dispendiosos e manutenção difícil. Para além da electrificação do quadro ser bastante morosa, era exorbitante a quantidade de condutores que tinham de ser colocados numa lagarta articulada entre o quadro eléctrico e o chariot assim como a quantidade de condutores entre o quadro eléctrico e o posto de comando.

Assim, um dos principais objectivos deste projecto era simplificar toda a electrificação de toda a serração recorrendo a automação, incluindo estações remotas estrategicamente distribuídas por toda a linha. Aproveitando a proximidade desta serração e do fabricante, foram utilizadas experimentalmente tecnologias para verificar a sua fiabilidade num ambiente tão difícil e assim provar a sua viabilidade. Por este motivo não se optou por um nível de automação ainda maior incluindo o controlo total de toda a serração e até a substituição do bitolador electrónico (Mudata) por uma consola táctil com muito maior potencial. A utilização deste bitolador Mudata foi uma exigência do cliente.

Recorrendo a estações remotas em rede CANopen, o tempo de resposta desta solução é instantânea, ou seja, quando o operador premir um botão no posto de comando, a função programada tem de ser executada de imediato. O autómato, embora seja de uma gama baixa, consegue gerir sem dificuldades todas as 196 entradas e saídas digitais distribuídas entre o próprio autómato e as 3 estações remotas. Esta era uma condição imprescindível para o sucesso desta solução.

Características técnicas

Potencia total dos motores 95 kW
Número de motores 7
Autómato Schneider Twido TWDLMDA20DRT com carta de comunicações CANopen,  com 3 cartas de expansão num total de 20 DI + 32 DO (incluindo as estações remotas perfaz um total de 196 entradas e saídas digitais)
Estações remotas 144 entradas e saídas digitais distribuídas por 3 estações remotas
Consola semi-gráfica Schneider XBTRT511
Relé de segurança Schneider XPSAF5130
Fabricante Máquinas Pinheiro, Lda
Local da instalação V. N. Famalicão

Funções desempenhadas

Neste projecto, como responsável pelos Serviços Eléctricos da empresa, foram as seguintes:

  • Desenho da solução de automação, comando e potência segundo os requisitos do projecto e as condições do cliente
  • Desenho do esquema eléctrico incluindo dimensionamento dos componentes e elaboração da lista de material eléctrico (Eplan P8)
  • Supervisão da equipa de montagem eléctrica composta por 3 electricistas do quadro eléctrico principal e do posto de comando secundário
  • Programação do autómato (Twido Suite) e das consolas tácteis (Vijeo Designer Lite)
  • Supervisão da montagem de toda a rede eléctrica da linha nas instalações do cliente final (cablagem para os motores, sensores, válvulas hidráulicas, etc).
  • Ensaio final e arranque da unidade
  • Formação dos operadores da unidade
  • Elaboração da documentação e dos manuais de instruções do comando eléctrico.
  • Manutenção, apoio e serviço pós-venda.

 

Fotos da unidade


01. Quadro eléctrico. Muito espaço livre devido à simplificação da montagem eléctrica


02. Autómato gama Twido gere com eficiência toda a serração


03. Posto de comando a partir do qual o operador controla toda a serração


04. As estações remotas em rede CANopen do instaladas no posto de comando.


05. Estação remota CANopen no quadro secundário montado sobre o chariot


06. Chariot na linha de montagem pronto para os primeiros testes


07. Pormenor do quadro sobre o chariot pronto para testes


08.
Garra. Um dos elementos opcionais desta instalação


09.
Giradores de toros e viradores de constaneiros. Mais elementos opcionais desta instalação


10.
BREP, outro elemento opcional presente nesta instalação


11. Pormenor de uma coluna elucidativa da complexidade deste equipamento em termos
mecânicos, hidráulicos e eléctricos mantendo elevado grau de robustez e fiabilidade.


12. Já em fase de montagem nas instalações do cliente


13. Em montagem. Transportadores de entrada (à esquerda), a serra de fita e parte
dos transportadores de saída (à direita)


14. Ensaios com madeira do chariot e serra


15. Ensaios do transportador de espera


16. Linha completamente pronta e ensaiada