Una motosierra (o sierra de cadena [1] ) es una sierra eléctrica portátil de mano que corta con un conjunto de dientes unidos a una cadena giratoria impulsada a lo largo de una barra guía.
Las motosierras modernas suelen ser de gasolina o eléctricas y se utilizan en actividades como la tala de árboles , el desrame , el troceado , la poda , el corte de cortafuegos para la extinción de incendios forestales , la recolección de leña , para su uso en el arte de las motosierras y en los aserraderos de motosierras , para cortar hormigón y para cortar hielo. Los precursores de las motosierras modernas se utilizaron por primera vez en cirugía, y las patentes de motosierras para madera comenzaron a aparecer a finales del siglo XIX.
Una motosierra consta de un motor, un mecanismo de accionamiento, una barra guía, una cadena de corte, un mecanismo tensor y elementos de seguridad. Con las motosierras se utilizan diversas prácticas de seguridad y técnicas de trabajo.
El origen de las motosierras en cirugía es objeto de debate. Una "sierra flexible", que consistía en una fina cadena de eslabones dentados sostenida entre dos mangos de madera, fue desarrollada a finales del siglo XVIII ( c. 1783-1785 ) por dos médicos escoceses, John Aitken y James Jeffray , para la sinfisiotomía y la escisión de huesos enfermos, respectivamente. [2] Se ilustró en la segunda edición de Principles of Midwifery, or Puerperal Medicine (1785) de Aitken en el contexto de una pelviotomía . [3] En 1806, Jeffray publicó Cases of the Excision of Carious Joints (Casos de escisión de articulaciones cariadas ), que recogía un artículo publicado previamente por H. Park en 1782 y una traducción de un artículo de 1803 del médico francés PF Moreau, con observaciones adicionales de Park y Jeffray. [4] En él, Jeffray informó haber concebido la idea de una sierra "con articulaciones como la cadena de un reloj" de forma independiente muy poco después de la publicación original de Park en 1782, pero que no pudo producirla hasta 1790, después de lo cual se utilizó en el laboratorio de anatomía y ocasionalmente se prestó a los cirujanos. Park y Moreau describieron la escisión exitosa de articulaciones enfermas, particularmente la rodilla y el codo, y Jeffray explicó que la motosierra permitiría una herida más pequeña y protegería los músculos, nervios y venas adyacentes. [5] Si bien la sinfisiotomía tenía demasiadas complicaciones para la mayoría de los obstetras, las ideas de Jeffray sobre la escisión de los extremos de los huesos fueron más aceptadas, especialmente después de la adopción generalizada de anestésicos. Durante gran parte del siglo XIX, la motosierra fue un instrumento quirúrgico útil, pero fue reemplazada en 1894 por la sierra de alambre retorcido Gigli , que era sustancialmente más barata de fabricar y proporcionaba un corte más rápido y estrecho, sin riesgo de romperse y quedar atrapado en el hueso. [6]
Un precursor de la motosierra que hoy conocemos en la industria maderera fue otro instrumento médico desarrollado alrededor de 1830 por el mecánico de precisión y ortopedista alemán Bernhard Heine . Este instrumento, el osteótomo , tenía eslabones de una cadena que llevaban pequeños dientes cortantes con los bordes dispuestos en ángulo; la cadena se movía alrededor de una cuchilla guía girando el mango de una rueda dentada. Como su nombre lo indica, se utilizaba para cortar huesos. [7]
Una de las primeras patentes para una "motosierra sin fin" que comprendía una cadena de eslabones que llevaban dientes de sierra fue otorgada a Frederick L. Magaw de Flatlands, Nueva York en 1883, aparentemente con el propósito de producir tablas estirando la cadena entre tambores ranurados. [8] [9] Una patente posterior que incorporaba un marco guía fue otorgada a Samuel J. Bens de San Francisco el 17 de enero de 1905, su intención era talar secuoyas gigantes. [10] La primera motosierra portátil fue desarrollada y patentada en 1918 por el mecánico de molinos canadiense James Shand. [11] [12] Después de que dejó que sus derechos caducaran en 1930, su invento fue desarrollado aún más por lo que se convirtió en la empresa alemana Festo en 1933. La empresa, que ahora opera como Festool , produce herramientas eléctricas portátiles. Otros contribuyentes importantes a la motosierra moderna son Joseph Buford Cox y Andreas Stihl ; Este último patentó y desarrolló una motosierra eléctrica para su uso en sitios de troceado en 1926 [13] y una motosierra a gasolina en 1929, y fundó una empresa para producirlas en masa. En 1927, Emil Lerp , el fundador de Dolmar , desarrolló la primera motosierra a gasolina del mundo y las produjo en masa.
La Segunda Guerra Mundial interrumpió el suministro de motosierras alemanas a América del Norte, por lo que surgieron nuevos fabricantes, entre ellos Industrial Engineering Ltd (IEL) en 1939, precursora de Pioneer Saws Ltd y parte de Outboard Marine Corporation , el fabricante de motosierras más antiguo de América del Norte. [14]
En 1944, Claude Poulan supervisaba a prisioneros alemanes que cortaban madera para pulpa en el este de Texas. Poulan utilizó un guardabarros de camión viejo y lo transformó en una pieza curva que servía para guiar la cadena. La "guía en arco" permitía que la motosierra fuera utilizada por un solo operador.
McCulloch comenzó a producir motosierras en Norteamérica en 1948. Los primeros modelos eran dispositivos pesados, para dos personas, con barras largas. A menudo, las motosierras eran tan pesadas que tenían ruedas como las sierras de arrastre . Otras empresas usaban líneas accionadas desde una unidad de potencia con ruedas para impulsar la barra de corte.
Después de la Segunda Guerra Mundial, las mejoras en el diseño del aluminio y de los motores aligeraron las motosierras hasta el punto de que una sola persona podía transportarlas. En algunas zonas, las cuadrillas de motosierras y de skidders han sido reemplazadas por las taladoras apiladoras y las cosechadoras .
Las motosierras han sustituido casi por completo a las sierras manuales sencillas en la silvicultura. Se fabrican en muchos tamaños, desde pequeñas sierras eléctricas destinadas al uso doméstico y en el jardín hasta grandes sierras para leñadores. Los miembros de las unidades de ingenieros militares reciben formación para utilizar motosierras, al igual que los bomberos para combatir incendios forestales y ventilar incendios estructurales.
Se utilizan tres tipos principales de afiladores de motosierras: de mano, de motosierra eléctrica y de barra.
La primera motosierra eléctrica fue inventada por Stihl en 1926. [15] Las motosierras con cable estuvieron disponibles para la venta al público a partir de la década de 1960, [16] pero nunca tuvieron tanto éxito comercial como el tipo más antiguo a gasolina debido a su alcance limitado, la dependencia de la presencia de una toma de corriente eléctrica , además del riesgo para la salud y la seguridad de la proximidad de la hoja al cable. [17]
Durante la mayor parte del siglo XXI, las motosierras a gasolina siguieron siendo el tipo más común, pero se enfrentaron a la competencia de las motosierras inalámbricas alimentadas por batería de litio a partir de finales de la década de 2010. [18] Aunque la mayoría de las motosierras inalámbricas son pequeñas y solo son adecuadas para podar setos y cirugía de árboles , [19] Husqvarna y Stihl comenzaron a fabricar motosierras de tamaño completo para cortar troncos a principios de la década de 2020. [20] Las motosierras a batería eventualmente deberían ver una mayor participación de mercado en California debido a las restricciones estatales planificadas para entrar en vigencia en 2024 en los equipos de jardinería a gasolina. [21] [22]
Una motosierra consta de varias partes:
Los motores de motosierras son tradicionalmente un motor de combustión interna de gasolina de dos tiempos (normalmente con un volumen de cilindro de 30 a 120 cm3 ) o un motor eléctrico accionado por una batería o un cable de alimentación eléctrica. En una motosierra de gasolina, el combustible se suministra generalmente al motor mediante un carburador en la entrada. Los motores de dos tiempos han sido los preferidos para las motosierras debido a su mayor relación potencia-peso y su simplicidad. [23]
La energía hidráulica se puede utilizar para motosierras para uso submarino. [24]
Para permitir su uso en cualquier orientación, las motosierras de gasolina modernas utilizan un carburador de diafragma, que extrae combustible del tanque utilizando el diferencial de presión alterna dentro del cárter. Los primeros motores usaban carburadores con cámaras de flotación alimentadas por gravedad , lo que hacía que el motor se detuviera cuando se inclinaba. Es posible que sea necesario ajustar el carburador para mantener una velocidad de ralentí y una relación aire-combustible adecuadas , como cuando se mueve a una altitud mayor/menor o cuando se obstruye el filtro de aire. Los carburadores son ajustados por el operador o, en algunas motosierras, automáticamente por una unidad de control electrónico .
Para evitar lesiones inducidas por vibración y reducir la fatiga del usuario, las sierras generalmente tienen un sistema antivibración para desacoplar físicamente los mangos del motor y la barra. [25] Esto se logra construyendo la sierra en dos piezas, conectadas por resortes o caucho de la misma manera que la suspensión de un automóvil aísla el chasis de las ruedas y la carretera. [26] En clima frío, puede producirse formación de hielo en el carburador, por lo que muchas sierras tienen un respiradero entre los cilindros y el carburador que se puede abrir para permitir que pase el aire caliente. La temperatura fría también puede contribuir a las lesiones inducidas por vibración, [27] y algunas sierras tienen un pequeño alternador conectado a elementos de calentamiento resistivos en los mangos y/o el carburador.
Por lo general, se utiliza un embrague centrífugo y una rueda dentada . El embrague centrífugo se expande a medida que aumenta la velocidad, lo que hace que se enganche un tambor. En este tambor se asienta una rueda dentada fija o una intercambiable. El embrague tiene tres funciones: cuando el motor funciona al ralentí (normalmente a 2500-2700 rpm), la cadena no se mueve. Cuando el embrague está acoplado y la cadena se detiene en la madera por otro motivo, protege el motor. Y lo que es más importante, protege al operador en caso de un contragolpe. En este caso, el freno de la cadena detiene el tambor y el embrague se libera inmediatamente.
Se utiliza una barra guía, normalmente una barra alargada con un extremo redondo de acero de aleación resistente al desgaste, de entre 40 y 90 cm (16 y 36 pulgadas) de longitud. Una ranura en el borde guía la cadena de corte. En algún momento también se utilizaron barras especiales de tipo bucle, llamadas barras de arco, para trozar troncos y limpiar maleza, aunque ahora rara vez se encuentran debido al aumento de los peligros de la operación.
Todas las barras guía tienen algunos elementos para su funcionamiento:
La parte inferior de la cadena pasa por el calibre. Aquí, el aceite lubricante es arrastrado por la cadena hasta la punta. Este es básicamente el grosor de los eslabones de transmisión.
El extremo del cabezal de potencia de la sierra tiene dos orificios de aceite, uno en cada lado. Estos orificios deben coincidir con la salida de la bomba de aceite. La bomba envía el aceite a través del orificio en la parte inferior del medidor.
Los fabricantes de barras de sierra ofrecen una gran variedad de barras que se adaptan a diferentes sierras.
A través de este orificio se bombea grasa, normalmente cada tanque se llena para mantener la rueda dentada delantera bien lubricada.
Aquí pasan uno o dos tornillos de la sierra. La tapa del embrague se coloca encima de la barra y se asegura mediante estos tornillos. La cantidad de tornillos depende del tamaño de la sierra.
Hay diferentes tipos de barras disponibles:
Por lo general, cada segmento de una cadena (que se construye a partir de secciones de metal remachadas similares a una cadena de bicicleta , pero sin rodillos ) presenta dientes pequeños, afilados y cortantes. Cada diente tiene la forma de una pestaña doblada de acero cromado con una esquina angular o curva afilada y dos bordes cortantes biselados, uno en la placa superior y otro en la placa lateral. Los dientes zurdos y diestros se alternan en la cadena. Las cadenas se fabrican en diferentes pasos y calibres; el paso de una cadena se define como la mitad de la longitud abarcada por tres remaches consecutivos (p. ej., 8 mm, 0,325 pulgadas), mientras que el calibre es el grosor del eslabón de transmisión donde encaja en la barra guía (p. ej., 1,5 mm, 0,05 pulgadas). La cadena "completa" convencional tiene un diente por cada dos eslabones de transmisión. La cadena "de salto completo" tiene un diente por cada tres eslabones de transmisión. En cada diente hay un calibre de profundidad o "rastrillo", que se coloca delante del diente y limita la profundidad de corte, normalmente a unos 0,5 mm (0,025"). Los calibres de profundidad son fundamentales para el funcionamiento seguro de la cadena. Si se dejan demasiado altos, provocan un corte muy lento; si se afilan demasiado bajos, la cadena se vuelve más propensa a retroceder. Los calibres de profundidad bajos también hacen que la sierra vibre excesivamente. La vibración es incómoda para el operador y es perjudicial para la sierra.
La tensión de la cadena de corte se ajusta de forma que no se enganche ni se suelte de la barra guía. El tensor para ello se acciona girando un tornillo o una rueda manual. El tensor se encuentra en posición lateral debajo del tubo de escape o integrado en la tapa del embrague.
Los tensores laterales tienen la ventaja de que la tapa del embrague es más fácil de montar, pero la desventaja de que es más difícil llegar a la zona cercana a la barra. Los tensores a través de la tapa del embrague son más fáciles de operar, pero la tapa del embrague es más difícil de colocar.
Al girar el tornillo, un gancho en un orificio de la barra mueve la barra hacia afuera (tensionando) o hacia adentro, aflojando la cadena. La tensión es correcta cuando se puede mover fácilmente con la mano y no cuelga suelta de la barra. Al tensar, sostenga la punta de la barra hacia arriba y apriete las tuercas de la barra. De lo contrario, la cadena podría descarrilarse.
La parte inferior de cada eslabón tiene un pequeño dedo de metal llamado "eslabón de transmisión", que ubica la cadena en la barra, ayuda a transportar aceite lubricante alrededor de la barra y se acopla con la rueda dentada de transmisión del motor dentro del cuerpo de la sierra. El motor impulsa la cadena alrededor de la pista mediante un embrague centrífugo, que acopla la cadena a medida que aumenta la velocidad del motor bajo potencia, pero permite que se detenga cuando la velocidad del motor disminuye hasta la velocidad de ralentí.
A lo largo de los años se han producido mejoras constantes en el diseño general de las motosierras, incluidas la incorporación de características de seguridad . Estas incluyen sistemas de freno de cadena, un mejor diseño de la cadena y sierras más ligeras y ergonómicas, que incluyen sistemas antivibración que reducen la fatiga.
A medida que el tallado con motosierra se ha vuelto más popular, los fabricantes están fabricando barras especiales cortas y de punta estrecha (llamadas barras "de punta de cuarto", "de punta de níquel" o "de punta de diez centavos", según el tamaño de sus puntas). Algunas motosierras están diseñadas específicamente para aplicaciones de tallado. [28] Echo patrocina una serie de tallado. [29]
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Las motosierras actuales cuentan con múltiples funciones de seguridad para proteger al operador, entre ellas:
Las motosierras de dos tiempos requieren entre un 2 y un 5 % de aceite en el combustible para lubricar el motor, mientras que el motor de las motosierras eléctricas normalmente está lubricado de por vida. La mayoría de las motosierras modernas que funcionan con gasolina requieren una mezcla de combustible del 2 % (1:50). La gasolina que contiene etanol puede ocasionar problemas en el equipo porque el etanol disuelve el plástico, el caucho y otros materiales. [30] Esto genera problemas, especialmente en equipos más antiguos. Una solución alternativa para este problema es utilizar solo combustible nuevo y hacer funcionar la motosierra en seco al final del trabajo.
En todos los tipos de motosierras se utiliza aceite de cadena o aceite de barra por separado para lubricar la barra y la cadena. El aceite de cadena se agota rápidamente porque tiende a desprenderse por la fuerza centrífuga de la cadena y es absorbido por el serrín. En las motosierras de dos tiempos, el depósito de aceite de cadena se suele llenar al mismo tiempo que se reposta. El depósito suele ser lo suficientemente grande como para proporcionar suficiente aceite de cadena entre repostajes. La falta de aceite de cadena o el uso de un aceite de viscosidad incorrecta es una fuente común de daños en las motosierras y tiende a provocar un desgaste rápido de la barra o que la cadena se atasque o se salga de la barra. Además de ser bastante espeso, el aceite de cadena es especialmente pegajoso (debido a los aditivos " adherentes ") para reducir la cantidad que se desprende de la cadena. Aunque el aceite de motor es un sustituto de emergencia común, se pierde aún más rápido, por lo que deja la cadena con poca lubricación.
El aceite se bombea desde una pequeña bomba hasta un orificio en la barra. Desde allí, los extremos inferiores de cada eslabón de transmisión de la cadena llevan una parte del aceite hacia el manómetro en dirección a la punta de la barra. La salida de la bomba y el orificio de la barra deben estar alineados. Dado que la barra se mueve hacia adentro y hacia afuera según la longitud de la cadena, la salida de aceite en el lado de la sierra tiene una forma alargada tipo banana.
Las cadenas deben mantenerse afiladas para que funcionen bien. Se desafilan rápidamente si tocan tierra, metal o piedras. Cuando están desafiladas, tienden a producir aserrín en polvo, en lugar de las virutas más largas y limpias características de una cadena afilada; una sierra afilada también necesita muy poca fuerza por parte del operador para empujarla hacia el corte. Las cadenas especialmente endurecidas (fabricadas con carburo de tungsteno ) se utilizan para aplicaciones en las que es probable que la tierra contamine el corte, como para cortar raíces .
Una señal clara de que la cadena está desafilada son las vibraciones de la sierra. Una cadena afilada se introduce en la madera sin ejercer presión sobre la sierra.
Como el filtro de entrada de aire tiende a obstruirse con aserrín, debe limpiarse de vez en cuando, pero no es un problema durante el funcionamiento normal.
La ropa de protección está diseñada para proteger a los operadores en caso de que una cadena en movimiento toque su ropa enredándose en la cadena y la rueda dentada, mediante el uso de fibras sintéticas especiales tejidas en la prenda. A pesar de las características de seguridad y la ropa de protección, aún pueden surgir lesiones por el uso de motosierras, por las grandes fuerzas involucradas en el trabajo, por la cadena afilada y de rápido movimiento o por la vibración y el ruido de la maquinaria. [31]
Un accidente común surge del "retroceso", cuando un diente de la cadena en la punta de la barra guía se engancha en la madera sin cortarla. [32] Esto lanza la barra (con su cadena en movimiento) en un arco ascendente hacia el operador, lo que puede causar lesiones graves o incluso la muerte.
Otra situación peligrosa se produce cuando la madera pesada comienza a caer o a moverse antes de que se complete el corte. El operador de la motosierra puede quedar atrapado o aplastado. [33] De manera similar, la madera que cae en una dirección no planificada puede dañar al operador o a otros trabajadores, o un operador que trabaja en altura puede caerse o resultar herido por la caída de madera.
Al igual que otras máquinas portátiles, el funcionamiento de las motosierras puede provocar vibraciones (dedos blancos , [34] tinnitus o sordera industrial) . Estos síntomas eran muy comunes antes de que se introdujera la amortiguación de vibraciones mediante resortes de goma o acero. Los mangos calefactados son una ayuda adicional. Las motosierras eléctricas inalámbricas más nuevas, más ligeras y más fáciles de manejar utilizan motores sin escobillas, que reducen aún más el ruido y la vibración en comparación con los modelos tradicionales impulsados por petróleo.
Los riesgos asociados con el uso de motosierras implican que normalmente se usa ropa protectora, como botas para motosierra , polainas y protectores auditivos, mientras se operan con ellas, y muchas jurisdicciones requieren que los operadores estén certificados o autorizados para trabajar con motosierras. [ ¿dónde? ] También pueden producirse lesiones si la cadena se rompe durante el funcionamiento debido a un mantenimiento deficiente o al intentar cortar materiales inadecuados.
Las motosierras a gasolina exponen a los operadores al dañino gas de monóxido de carbono , especialmente en interiores o en áreas exteriores parcialmente cerradas. [35]
Arrancar la motosierra dejándola caer con una mano mientras se tira del cordón de arranque con la otra es una violación de seguridad en la mayoría de los estados de EE. UU. [36]. Mantener ambas manos en la sierra para lograr estabilidad es esencial para un uso seguro de la motosierra.
El uso seguro y eficaz de motosierras y cortadoras transversales en tierras públicas administradas por el gobierno federal dentro de los Estados Unidos está codificado desde 2016 en la Directiva Final para el Programa Nacional de Sierras [37] emitida por el Servicio Forestal de los Estados Unidos , que especifica el proceso de capacitación, prueba y certificación para empleados y voluntarios no remunerados que operan motosierras en tierras públicas.
La capacitación en el uso de motosierras está diseñada para brindar conocimientos técnicos prácticos y habilidades para operar el equipo de manera segura. [38]
Se han desarrollado motosierras con combinaciones de barra y cadena especialmente diseñadas como herramientas para su uso en el arte de la motosierra y en los aserraderos de motosierra . Se utilizan motosierras especializadas para cortar hormigón durante las obras de construcción. A veces se utilizan motosierras para cortar hielo; por ejemplo, para hacer esculturas de hielo y para nadar en invierno en Finlandia.
Cuando se fija a un bastidor guía especial, una motosierra se puede utilizar como un aserradero portátil para cortar madera a granel en tablones o tablas. Este uso se denomina aserradero de motosierra o aserradero de Alaska.
Las motosierras especiales pueden cortar hormigón, ladrillo y piedra natural . Utilizan cadenas similares a las motosierras comunes, pero con bordes de corte incrustados con grano de diamante . Pueden utilizar gasolina o energía hidráulica , y la cadena se lubrica con agua , debido a la alta fricción y para eliminar el polvo de piedra. La máquina se utiliza en la construcción, por ejemplo, para cortar agujeros profundos y cuadrados en paredes o pisos, en esculturas de piedra para quitar grandes trozos de piedra durante el tallado previo, por los departamentos de bomberos para acceder a los edificios y en la restauración de edificios y monumentos para quitar piezas con un daño mínimo a la estructura circundante. Más recientemente, también se han desarrollado motosierras de hormigón con motores eléctricos de 230 voltios. [41]
Como el material que se va a cortar no es fibroso, se produce mucho menos contragolpe. Por ello, el método de corte más utilizado es el corte por inmersión, en el que se empuja la punta de la hoja hacia el material. Con este método, se pueden lograr cortes rectos tan pequeños como el ancho de la hoja. Se puede producir un contragolpe si un bloque se mueve cuando está a punto de cortarlo y pellizca la hoja, pero, en general, la máquina es menos peligrosa que una motosierra para cortar madera.
Las motosierras son utilizadas por buceadores profesionales para cortar bajo el agua. Por lo general, funcionan con energía hidráulica suministrada desde la superficie y son operadas por buceadores comerciales que utilizan equipos de buceo provistos desde la superficie. El corte bajo el agua con motosierras también puede ser utilizado por buceadores de seguridad pública. [24]
Las motosierras hidráulicas se pueden utilizar para cortar madera, hormigón, ladrillo y acero si se utiliza la cadena adecuada. El corte bajo el agua se puede realizar en condiciones de agua en movimiento y baja visibilidad, lo que puede aumentar el riesgo, y se requieren precauciones de seguridad apropiadas y procedimientos adecuados para la seguridad. [24]
Las estructuras de madera submarinas pueden incluir pilotes de puentes, muelles y vigas de diques. Las motosierras generalmente incluyen un gatillo de seguridad entrelazado con protección para la mano. [24]
