molduradora a la máquina para cortar piedra. Las máquinas molduradoras pueden emplear hilo diamantado para producir el corte; esto significa un método abrasivo.
Contexto
El aumento de la demanda de los productos de piedra natural en los diferentes campos de la construcción ha conllevado el desarrollo de diversas herramientas y máquinas de corte destinadas al aumento de la productividad y de la calidad de estos productos, conservando unos costes moderados.
La piedra es uno de los materiales de construcción más antiguos que se conocen, utilizado desde la era prehistórica tanto como elemento constructivo como decorativo.
Su belleza y su durabilidad han generado una demanda cada vez más elevada de útiles para su tratamiento y ha conllevado al desarrollo de novedosas herramientas y técnicas de corte para aumentar la eficiencia de las canteras y fábricas pero sobre todo; aumentar la calidad del producto final. 1
El desarrollo del hilo diamantado ha posibilitado una explotación más ecológica y ordenada de las canteras, a la vez que en las etapas de elaboración en taller, permitiendo altos rendimientos, aprovechamiento del material y mejores acabados superficiales del producto.
Se han desarrollado máquinas muy fiables para las tareas de escuadrado de bloques y obtención de planchas, bien sea mediante corte vertical o mediante corte horizontal. Los distintos movimientos de traslación y rotación necesarios para llevar a cabo estas tareas pueden ser controlados o no por el control numérico correspondiente.
Sin embargo, la elaboración de piezas complejas mediante máquinas molduradoras de hilo diamantado requiere un control total por parte del control numérico de los distintos movimientos y variables de la máquina.
Aspectos mecánicos
Dada la complejidad de las piezas y de las superficies susceptibles de ser obtenidas mediante el corte con hilo en estas máquinas, el aspecto mecánico ha de ser especialmente cuidado durante su diseño, ya que la exactitud de los movimientos depende no solo de la exactitud en el control, sino también de la exactitud de ensamblaje y movimientos relativos entre los distintos componentes de la máquina.
Así, tras la fabricación o mecanización de las distintas piezas y conjuntos que forman la máquina, operaciones tales como planificado de las superficies en contacto, tratamientos térmicos, estabilización y calibrado, son pasos indispensables para obtener la necesaria precisión final en las piezas, evitando deformaciones de la estructura que se trasladarían a la piedra en forma de errores irreparables, con el consiguiente coste temporal y económico.
Igualmente importante es el sistema de desplazamiento vertical de los carros y el desplazamiento longitudinal de la mesa. En ambos casos, el mecanismo más recomendable es el de husillo rectificado y una tuerca de bolas, todo ello accionado mediante un motor eléctrico tipo Brushless. De este modo, el contacto tuerca-husillo se lleva a cabo en múltiples puntos y es un contacto puntual, en lugar de entre superficies planas, en el que el desgaste de las superficies en contacto debido al rozamiento provocará inexactitudes en los movimientos verticales de los carros y longitudinales de la mesa.
Para evitar el efecto del ambiente agresivo en el que trabajan estas máquinas los husillos se deben instalar con unos fuelles protectores. Además, la lubricación de los husillos ha de ser constante, con lo que la instalación de una central de engrase en la máquina se hace imprescindible.
Otro aspecto importante de diseño radica en el movimiento de rotación de la mesa. Uno de los sistemas más precisos disponibles en la actualidad consiste en la instalación de una corona dentada que permite la rotación mediante el accionamiento de dos motores de sistema Backlash. Frente a la solución clásica de un único motor, la presencia del segundo motor se justifica debido a que, ante la orden de giro de un determinado ángulo, el control numérico es capaz de evaluar la desviación sobre el ángulo objetivo que se produce y actúa sobre el segundo motor, haciendo que éste corrija dicha desviación.
Para obtener un mayor rendimiento de la herramienta así como una mayor velocidad de corte, las máquinas de moldurar han de disponer de un sistema de aproximación y guía. Para ello, el sistema ha de ser capaz de reducir la luz de corte del hilo por un lado y de adaptar la posición de las poleas guía a la dirección del corte por otro.
Por tanto, además de poder aproximarse a la piedra a cortar, el cabezal en el que se sitúan las dos poleas guía del hilo ha de ser capaz de girar 360º alrededor de un eje definido por el hilo comandado por el control numérico. De este modo las poleas guía se adaptan a la dirección del corte del hilo, permitiendo mayor rendimiento y velocidad de corte sin riesgo de que el hilo se salga del canal de la polea durante el avance del corte, consiguiendo además una trayectoria de corte más precisa.
Este sistema de aproximación ha de ser lo suficientemente preciso, a la vez que robusto, para soportar la fuerza transmitida por el hilo durante el corte, cualquiera que sea la proximidad con la piedra.
Sistemas de regulación y control
De entre todos los movimientos relativos existentes en una máquina de moldurar mediante hilo diamantado, el control de cinco de ellos es crítico para la correcta ejecución de las molduras: el movimiento vertical de los carros laterales, el movimiento de traslación de la mesa, la rotación de la mesa y la rotación del sistema de guía y aproximación.
Para la regulación y control de estos cinco movimientos, es necesaria la instalación de un control numérico de seis ejes con posibilidad de variación simultánea. De esta forma, el CNC controla de manera instantánea e independiente la posición de los seis motores mencionados anteriormente, adaptando la posición del sistema a la forma y dirección del corte, alargando la vida tanto de la herramienta como de las poleas guía.
Bien es sabido que el hilo diamantado es una herramienta de corte que requiere cuidados especiales para obtener de ella una larga vida, además de un elevado rendimiento y un corte de calidad. Por ello, además de un control completamente automatizado de los distintos motores que intervienen en el funcionamiento de la máquina, se hace necesaria la incorporación de sistemas de regulación y control adicionales imprescindibles para un desarrollo preciso del corte: sistema de tensionado automático del hilo capaz de detectar desde un exceso de arco en el hilo hasta la rotura del mismo, sistema de refrigeración de la herramienta mediante boquillas de impulsión orientables, sistema de variación de la velocidad lineal del hilo por medio de un variador electrónico para evitar fenómenos de resonancia mecánica del hilo.
Conclusiones
El camino hacia la automatización, simplificación y mejora en la calidad del producto final, en la elaboración de piezas complejas y cantería tradicional, ha motivado el diseño y adaptación de tecnologías y procesos de fabricación generalmente asociadas a otro tipo de mercados y materiales. La utilización de máquinas de moldurar cuidadas tanto en su diseño como en la selección de sus componentes, significa un gran avance hacia este objetivo de mejora tecnológica, con un gran componente de reducción de costes y aumento en la velocidad de fabricación.
molino es un artefacto o máquina que sirve para moler utilizando una energía: la fuerza del viento o del agua, un motor térmico o uno eléctrico.
Historia
Los molinos más antiguos eran de mano y se usaban para moler muchos tipos de tubérculos1 pero su expansión es característica del Neolítico, la fase económica caracterizada por la extensión de la agricultura. Aunque siguieron moliéndose semillas de recolección, como bellotas o castañas, el producto principal pasaron a ser los cereales, diversas gramíneas cultivadas en distintas partes del mundo. Los trigos se desarrollaron en Anatolia y Oriente Próximo entre diez y ocho milenios AEC.Es muy probable que la molienda del trigo para producir harina se hiciera primitivamente, por medio de majaderos y de morteros, o machacándolo entre dos piedras planas: las mejoras de este último procedimiento han debido llevar a la invención de los molinos de tracción a sangre (animales), que alcanza hasta la más remota antigüedad y de ella se habla con frecuencia en la Biblia: Sansón hizo girar la muela entre los filisteos, etc. Homero habla también de ella en la Odisea. Más tarde aplicaron también a él algunos animales. En este trabajo también empleaban a los esclavos y a los penados.
Los romanos empezaron a servirse de los molinos hidráulicos desde el siglo I a. C. La época de la invención de los molinos movidos por agua no está bien determinada. Vitruvio hace la descripción de uno de estos aparatos, pero Plinio el Viejo, que escribía sesenta años después, habla de ellos como de una máquina cuyo empleo no es común. En Roma, los molinos de agua no se instalaron normalmente en los ríos hasta el reinado de Arcadio y Honorio. Belisario, que mandaba en Roma, en tiempos de Justiniano, cuando la ciudad fue sitiada por Vitigio, rey de los godos, hizo introducir en el Tiber los primeros molinos de nave, conocidos. Estos molinos pasaron de Italia a Francia.2
Mecanismos y molienda
El mecanismo de molienda de los molinos más corrientes, que molían granos a gran escala, desde los romanos hasta época recientes y con independencia de donde obtenían la energía, generalmente constaba de una piedra circular fija, llamada solera, que podía llegar a tener un diámetro superior a 8,50 metros y 80 a 120 cm de espesor[cita requerida], sobre la que se movía otra de forma semejante (volandera). En otros casos, la piedra móvil podía ser más pequeña, de forma troncocónica que al girar seguía la forma de la solera; en este caso se llama muela. Podía haber dos o más muelas sobre la solera y se movían mejor que la volandera porque tenía menos rozamiento, pero a cambio se perdía más harina.
Para mover la piedra móvil (volandera o muela), se utilizaba la energía eólica (molino de viento), la hidráulica (molino hidráulico o molino de agua), animales (molino de sangre) y, en molinos pequeños, con mecanismos de molienda más sencillos, la manual (un ejemplo doméstico de ellos son losmolinillos de café, aunque actualmente son eléctricos en su mayoría).
El grano se vertía por un agujero central de la volandera y el polvo molido salía por los bordes, donde se recogía. Una vez molido el grano (de cualquier cereal) y reducido a harina, se utilizaba el cernedor. Era un cilindro con varias secciones de malla de cedazo, cada una con un tamaño de paso distinto, que se hacía girar mientras la harina pasaba por su interior, dejando pasar cada sección harina de mejor calidad (la más fina, harina de flor) a peor (más gruesa cada vez) y finalmente el salvado o afrecho, que es la cascarilla del grano molida.
En el caso de los molinos hidráulicos de volandera horizontal, la calidad (grosor) de la harina se regulaba mediante un tornillo sin fin que levantaba o bajaba el eje de la rueda superior para aumentar o disminuir el rozamiento con la rueda inferior.
Según lo que se fuese a moler en la región donde se instalaba el molino, se tallaban las piedras con un dibujo diferente. Así, existe un tallado determinado y diferente para moler trigo y cebada, o maíz, o centeno.
Un sistema de molienda más primitivo, usado en Europa desde el siglo XI, consistía en hacer lo mismo que se hacía con la mano del mortero sobre el almirez, machacando el grano para pulverizarlo, pero con martillos, que se movían con las mismas energías que los anteriores (aire o agua), pasando del movimiento rotativo al alternativo mediante un árbol de levas. Este mecanismo también se usa en los batanes.
También son molinos los que obtienen una sustancia líquida, como el caso del aceite de aceituna, aunque en este caso se suele llamaralmazara.
Molinos de viento
El molino de viento clásico, en España consiste en una estructura de piedra de forma cilíndrica o troncocónica, de base circular, en la que se apoya una parte superior independiente, que sostiene las aspas que transforman la energía del viento en energía mecánica (movimiento) y que además sirve de cubierta. Esta parte superior es un entramado de madera que puede girar sobre el tambor de piedra para orientar las aspas según la dirección del viento, mediante un largo madero (gobierno; a la derecha de los molinos de la imagen) fijo a la cubierta y exterior al edificio, que se puede amarrar a unos hitos anclados al suelo.
En la parte superior del edificio, bajo la cubierta, hay unos ventanucos (que también se ven en la imagen) que servían para que el molinero supiera los cambios de dirección del viento y en consecuencia pudiera cambiar, con el gobierno, la orientación de las aspas como mejor convenía.
En otros países, a veces, la estructura era de madera, mucho más ligera y se movía completa para orientar las aspas. Lógicamente la solera permanecía quieta respecto al suelo.
Las aspas mueven un engranaje (linterna), que engrana con una rueda horizontal (catalina), y trasmiten el movimiento del eje de las aspas a un eje vertical, que mueve la volandera.
Sobre las aspas se disponían unas lonas para recibir el viento, que se retiraban cuando no era necesario el movimiento, con lo que se evitaba el uso de los mecanismos, que eran generalmente de madera y por lo tanto muy propensos al desgaste. En otros molinos, como en los de Cartagena, no hay aspas propiamente, sino solamente lonas, en forma de vela triangular, que se enrollaban en el palo del aspa, cuando no eran necesarias.
Antiguos molinos de viento en España
Todavía pueden verse molinos en Castilla la Mancha en Alcázar de San Juan (Ciudad Real), Mota del Cuervo (Cuenca) (en funcionamiento), Valdepeñas (Ciudad Real) (considerado el molino de viento más grande del Mundo[cita requerida]), Campo de Criptana (Ciudad Real), en Consuegra (Toledo), Herencia (Ciudad Real),Tembleque (Toledo), El Romeral (Toledo), Madridejos (Toledo), Belmonte (Cuenca), Camuñas (Toledo), Ledaña (Cuenca), Puerto Lápice(Ciudad Real), Argamasilla de Alba (Ciudad Real), Hoya Gonzalo (Albacete), Pozohondo (Albacete), Mahora (Albacete), La Alberca de Záncara (Cuenca), Pinarejo (Cuenca), Villamayor de Santiago (Cuenca), Munera (Albacete).
En la Región de Murcia se pueden encontrar los del Campo de Cartagena y, en la comunidad de Castilla y León, los molinos de Tierra de Campos, como Aguilar de Campos, Cuenca de Campos, Quintanilla del Molar, Santa Eufemia del Arroyo, Valdunquillo, etc. Además de éstos, Madoz3 mencionaba, a mediados del siglo XIX, los de Villalón de Campos, Cabreros del Monte y Villafrechós.4
El molino de viento datado como el más antiguo en Castilla y León es el molino del Cubo, ubicado en la villa segoviana de Cuéllar, fechado en el siglo XV.5
Otros usos de esta energía
La utilidad de los mecanismos de los molinos de viento para generar energía mecánica se ha aprovechado para otros usos, como sacar agua, de lo que son un ejemplo los empleados en lospólders de Holanda o los clásicos molinos de granja, con estructura metálica. Actualmente se están extendiendo por todos los países los que sirven para producir energía eléctrica.
Por su forma, todos estos artefactos han mantenido el nombre de molino, lo que a veces puede dar la impresión equivocada que la palabra molino designa a cualquiera de estos o específicamente los de viento. Concretamente, el nombre correcto de los que producen energía eléctrica es aerogeneradoreso turbinas eólicas, y las bombas podrían llamarse bombas de agua eólicas.
Entre las bombas de agua eólicas, las más económicas (que se llaman molinos de granja, aunque no muelen) se desarrollaron en Estados Unidos a fines del siglo XIX y fueron perdiendo vigencia con los nuevos sistemas eléctricos de bombeo más eficientes una vez el suministro de esa corriente se hizo generalizado. Los molineros de Marchigüe no inventaron algo, sino que aprendieron a hacerlos con rústicas herramientas. Las estructuras son generalmente de madera de la zona tensadas con alambres enroscados, las aspas y veletas son de láminas de cinc recortadas, los soportes de los ejes son de acero dulce forjado y los ejes templados tras un proceso de forja. Todo un sistema de lubricación reemplazó las originales grasera y cárteres de aceite de sebo de caballo, usado para lubricar ejes de carreta.
Molinos hidráulicos: aceñas y molinos de caz
Las aceñas eran molinos harineros de agua, que se hacían en el mismo cauce de un río, de modo que la fuerza de la corriente movía directamente una rueda hidráulica vertical de paletas (ruedas vitrubianas), que a través de un sistema de engranajes (catalina y linterna), y de embragues, transmitían el movimiento de giro del eje horizontal de la rueda al eje vertical de una piedra de moler.
Posteriormente, se idearon ingenios molineros de canal o "de caz", separados o a la vera de los ríos, para lo cual se construía una presa o azud para embalsar el agua y conseguir una diferencia de altura para lograr una mayor presión y volumen suficiente en los lugares donde las corrientes de los ríos eran pequeñas y/o caudal estacional, de modo que se conducía el agua desde el azud por un canal (que se llamaba caz o "cauce"), para hacer precipitar el agua al final, en caída libre, según tres modalidades hidrodinámicas:
- Sobre una rueda vertical de cangilones (rueda hidráulica gravitatoria), de modo que el agua operaba más por su peso (energía potencial) que por su velocidad (energía cinética), y unos engranajes, como los descritos antes, transmitían el movimiento a las muelas, produciendo la rotación de las mismas.
- Precipitando el agua a media altura sobre una rueda hidráulica de paletas rectas (rueda vitrubiana); en este caso, con una mayor componente de velocidad, semejante al de las aceñas, pero con una alimentación de agua a media altura o basal (cámaras hidráulicas).
- Haciendo pasar el flujo de agua, al final de la caída, por unos estrechos conductos reforzados llamados saetines o saetillos, que impulsaban y concentraban el chorro de agua a gran presión contra unas ruedas horizontales ("rodetes" o "rodeznos") de cucharas (los álabes), transmitiéndose en este caso un movimiento directamente por un eje vertical (el árbol o "palón") a un aparejo donde se colocaban, por lo general, un juego de piedras de moler (la inferior solera, que estaba fija, y la superior móvil volandera, que se regulaban a través de palancas, y se sustituían con grúas rústicas, llamadas "medialuna" o "cabrios" (de Cabrias, el estratega griego). Por lo general, había un rodezno por cada juego de piedras de moler (las muelas), pero de éstas podían haber hasta dos pares, para lo cual se disponía de un sistema de embragues para permutar la funcionalidad de los dos juegos de piedras (cualquiera, los dos, o ninguno). Después de pasar por el rodezno, el agua regresaba al cauce por un canal de retorno, o socaz (=caz bajo).
- Este último tipo era el empleado para la molienda en la localidad de Molinicos, provincia de Albacete, en donde llegaron a estar en funcionamiento cinco molinos, y que dieron nombre a la villa.
Una variante de estos molinos era el Molino de nave, que consistía en que los mecanismos estaban en un barco amarrado a la orilla de un río. El barco recorría el río para ir moliendo allí donde hiciera falta.
Otros usos de esta energía
Este modo de obtener energía mecánica se utilizaba también en otros usos, como los batanes(también mencionados en el Quijote) o en las serrerías, de las que se aprovechaba las corrientes de agua a través de aceñas. En América, aprovechando corrientes de aguas más caudalosas que las de la península, los españoles construyeron instalaciones muy importantes.
Un sistema semejante proporcionaba energía mecánica al Artificio de Juanelo, que construyóJuanelo Turriano, para subir el agua del río Tajo a la ciudad de Toledo.
Actualmente, muchos de estos azudes se emplean para producir energía eléctrica (energía minihidráulica), pero llevando el agua por un conducto cerrado desde el fondo del embalse hasta unaturbina, con mucho mayor rendimiento que con una forma circular (rueda) de paletas.
Molinos de tracción a sangre
En lugares sin vientos ni ríos aprovechables, se construyeron molinos de tracción a sangre. El molino propiamente dicho estaba en una primera planta y el eje que movía la volandera seguía hasta la baja, donde le cruzaban unos maderos a los que se enganchaban mulas o bueyes, que caminaban en círculo, para mover la piedra. Los animales llevaban los ojos vendados para evitar el mareo.
Este tipo de molino tiene un origen muy antiguo, pues existe un ejemplar en un yacimiento arqueológico llamado el Cabezo de Alcalá, en Azaila (Teruel), de época ibero-romana, fechado en torno al siglo I. En algunas zonas de Canarias e Iberoamérica se conoce este tipo de molinos como "tahona".
Molinos de tracción a sangre pequeños
Los procesos antiguos de molienda se hacían con artefactos manuales, de varios tipos:
- Molino manual de piedra usado por los celtíberos, en el agujero central se introduce el grano, poco a poco, y dentro del agujero pequeño (arriba de la imagen de la volandera) se introducía un palo, para dar vueltas al molino, que giraba sobre otra pieza de piedra estática,solera. En este enlace exterior se ve una foto con un molino reconstruido y su estado natural para moler el grano
Otros usos del mecanismo
Semejantes en la forma mecánica hasta muy recientemente en Europa las norias para sacar agua de pozos someros y regar campos, mediante una rueda de cangilones movida por una caballería que gira en círculo con los ojos tapados.
Molinos de marea
Otro medio de proporcionar energía a los molinos es aprovechar la energía del agua del mar, en las mareas. Los molinos de marea se sitúan a orillas del mar, y la energía para moverlos se conseguía gracias a la subida y bajada del agua del mar debida a las mareas. A partir del siglo XII se utilizaron en las costas de Inglaterra, Países Bajos, norte de España y Portugal. Se conserva, entre otros, uno de estos molinos en la localidad de Isla en Cantabria.
Molinos con energía química
Desde la aparición de las máquinas movidas por energía química (energía procedente de la combustión de ciertas sustancias) se aplicaron estos artefactos a la molienda. En los primeros tiempos tomaron el nombre de molinos de fuego puesto que su fuerza motriz dependía de la combustión. Primero fue la máquina de vapor y luego las de combustión interna.
El molino actual
Hoy en día los cereales se muelen mediante energía eléctrica o energía química (motores de explosión), mientras que los mecanismos consisten en una serie de rodillos apretados mediante muelles (molino de barras) que van desmenuzando el grano y depositando el resultado en un sistema de cernido que, generalmente, funciona por centrifugación.
Una de las ventajas de estos molinos modernos, es que todo el sistema está cerrado y el polvo de la molienda (harina) no se pierde, como ocurría con una parte importante en los antiguos.
Otros tipos de molino
- Molino de bolas: Este tipo de molinos se utiliza con frecuencia en la industria minera. El Molino de bolas es el equipo importante para pulverizar materias que han sufrido previamente un proceso de machaqueo. Utilizado para reducir a polvo la materia prima mediante la rotación de un tambor que contiene bolas de acero o de otro material.
- Molino de barras: Utilizado para reducir a polvo la materia prima mediante la rotación de un tambor que contiene barras de acero o de otro material. Este tipo de molinos se utiliza con frecuencia en la industria minera.
- Molino de martillos: Utilizado para reducir a granulometría reducida la mena, mediante la rotación de un eje al que están adosados martillos de aleaciones duras. Este tipo de molinos se utiliza con frecuencia en la industria minera.
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