Motosierra

Una "sierra flexible", que consistía en una fina cadena dentada sujeta 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 sínfisis y la escisión de hueso enfermo, respectivamente. ^{[ 2 ]} Fue ilustrada en la segunda edición de Principios de partería o medicina puerperal de Aitken (1785) en el contexto de una pelviotomía . ^{[ 3 ]} En 1806, Jeffray publicó 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 P.F. 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 usó en el laboratorio de anatomía y ocasionalmente se prestó a 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 se volvieron más aceptadas, especialmente después de la adopción generalizada de los anestésicos. Durante gran parte del siglo XIX, la motosierra fue un instrumento quirúrgico útil, pero fue reemplazada en 1894 por la sierra de alambre trenzado de Gigli , que era sustancialmente más barata de fabricar y proporcionaba un corte más rápido y estrecho, sin riesgo de romperse y quedar atrapada 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 con pequeños dientes cortantes cuyos bordes estaban inclinados; la cadena se movía alrededor de una hoja guía girando la manivela de una rueda dentada. Como su nombre indica, se utilizaba para cortar hueso. ^{[ 7 ]}

Una de las primeras patentes para una "máquina de sierra de cadena" que comprende una cadena de eslabones que llevan 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 incorpora 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 constructor 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 troceo de troncos en 1926 ^{[ 13 ]} y una motosierra a gasolina en 1929, y fundó una empresa para producirlas en masa. En 1927, Emil Lerp , fundador de Dolmar , desarrolló la primera motosierra a gasolina del mundo y las produjo en masa. ^{[ 14 ]}

La Segunda Guerra Mundial interrumpió el suministro de motosierras alemanas a Norteamérica, 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 Norteamérica. ^{[ 15 ]}

La primera motosierra para una sola persona se presentó en 1950, aunque era relativamente pesada. Para 1959, el peso promedio era de alrededor de 12  kg (actualmente, las motosierras suelen pesar entre 4 y 5  kg, con modelos de alta resistencia que oscilan entre 7 y 9  kg), y rápidamente ganó popularidad. ^{[ 16 ]}

McCulloch en Norteamérica comenzó a producir motosierras en 1948. Los primeros modelos eran máquinas pesadas, para dos personas, con largas barras. A menudo, las motosierras eran tan pesadas que tenían ruedas como las sierras de arrastre . Otros fabricantes utilizaban líneas de transmisión desde una unidad de potencia con ruedas para accionar la barra de corte. ^{[ 17 ]}

Tras la guerra, se desarrollaron carburadores con diafragmas giratorios y flotantes, lo que permitió que las motosierras modernas funcionaran en cualquier posición sin riesgo de inundación o falta de combustible. Además, el uso de materiales más ligeros desempeñó un papel crucial en el avance de la motosierra manual moderna. ^{[ 18 ]}

Si bien las operaciones de tala actuales utilizan una variedad de maquinaria especializada, la tala manual con un arrastrador de cable (donde aún se pueden utilizar tractores y caballos) sigue siendo una forma viable y rentable de ganarse la vida como leñador. ^{[ 19 ]}

Se fabrican en muchos tamaños, desde pequeñas sierras eléctricas para uso doméstico y de jardín, hasta grandes sierras para leñadores. Los miembros de las unidades de ingenieros militares reciben entrenamiento para usar motosierras, al igual que los bomberos para combatir incendios forestales y ventilar incendios en edificios. ^{[ 20 ]}

Se utilizan tres tipos principales de afiladores de motosierras: limas manuales, afiladores para motosierras eléctricas y afiladores montados en la barra.

La primera motosierra eléctrica fue inventada por Stihl en 1926. ^{[ 21 ]} Las motosierras con cable estuvieron disponibles para la venta al público a partir de la década de 1960, ^{[ 22 ]} pero nunca tuvieron tanto éxito comercial como el antiguo tipo 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 que suponía la proximidad de la hoja al cable. ^{[ 23 ]}

Durante la mayor parte de principios del siglo XXI, las motosierras de gasolina siguieron siendo el tipo más común, pero se enfrentan a la competencia de las motosierras inalámbricas con batería de litio desde finales de la década de 2010 en adelante. ^{[ 24 ]} Aunque la mayoría de las motosierras inalámbricas son pequeñas y adecuadas solo para recortar setos y podar árboles , ^{[ 25 ]} Husqvarna y Stihl comenzaron a fabricar motosierras eléctricas de tamaño completo para cortar troncos a principios de la década de 2020. ^{[ 26 ]} Se espera que las motosierras con batería vean eventualmente un aumento en la cuota de mercado en California debido a las restricciones estatales que entrarán en vigor en 2024 sobre los equipos de jardinería a gasolina. ^{[ 27 ] [ 28 ]}

Los motores de las motosierras suelen ser motores de combustión interna de gasolina de dos tiempos y un solo cilindro (generalmente con una cilindrada de 30 a 120 cc) o motores eléctricos alimentados por batería o cable. En las motosierras de gasolina, el combustible se suministra al motor mediante un carburador en la admisión. Los motores de dos tiempos se han preferido para las motosierras debido a su mayor relación potencia-peso y su simplicidad. ^{[ 29 ]} 

La energía hidráulica puede utilizarse para motosierras de uso subacuático. ^{[ 30 ]}

Para permitir su uso en cualquier posición, las motosierras de gasolina modernas utilizan un carburador de diafragma, que extrae el combustible del depósito mediante la presión diferencial alterna dentro del cárter. Los primeros motores utilizaban carburadores con flotadores alimentados por gravedad , lo que provocaba que el motor se calara al inclinarse. Puede ser necesario ajustar el carburador para mantener una velocidad de ralentí y una relación aire-combustible adecuadas , por ejemplo, al cambiar de altitud o cuando el filtro de aire se obstruye. Los carburadores se ajustan manualmente o, en algunas motosierras, automáticamente mediante una unidad de control electrónico .

Para prevenir lesiones inducidas por vibraciones y reducir la fatiga del usuario, las sierras generalmente cuentan con un sistema antivibración que desacopla físicamente los mangos del motor y la barra. ^{[ 31 ]} Esto se logra construyendo la sierra en dos piezas, conectadas por resortes o goma, de la misma manera que una suspensión automotriz aísla el chasis de las ruedas y la carretera. ^{[ 32 ]} En climas fríos, puede producirse la formación de hielo en el carburador, por lo que muchas sierras tienen una ventilación entre los cilindros y el carburador que puede abrirse para permitir el paso del aire caliente. La temperatura fría también puede contribuir a las lesiones inducidas por vibraciones, ^{[ 33 ]} y algunas sierras tienen un pequeño alternador conectado a elementos calefactores resistivos en los mangos y/o el carburador.

Normalmente, se utiliza un embrague centrífugo y una rueda dentada  . El embrague centrífugo se expande al aumentar la velocidad, acoplando un tambor. Sobre este tambor se encuentra una rueda dentada fija o intercambiable. El embrague cumple tres funciones: Cuando el motor funciona al ralentí (normalmente entre 2500 y 2700 rpm), la cadena no se mueve. Cuando el embrague está acoplado y la cadena se detiene en la madera por cualquier otro motivo, protege el motor. Y lo más importante, protege al operario en caso de contragolpe. En este caso, el freno de cadena detiene el tambor y el embrague se libera inmediatamente.

Se utiliza una barra guía, generalmente alargada con un extremo redondeado, de acero aleado resistente al desgaste, con una longitud típica de 40 a 90 cm (15,5 a 35,5 pulgadas) . Una ranura en el borde guía la cadena de corte. Antiguamente también se utilizaban barras especializadas en forma de bucle, llamadas barras de arco, para trocear troncos y desbrozar, aunque hoy en día son poco comunes debido a los mayores riesgos que conlleva su uso.  

La parte inferior de la cadena se desliza dentro del calibre. Aquí, el aceite lubricante es arrastrado por la cadena hacia la punta. Esto corresponde básicamente al grosor de los eslabones de transmisión.

• 0,063 pulgadas o 1,6 mm  
• 0,058 pulgadas o 1,5 mm  
• 0,050 pulgadas o 1,3 mm  
• 0,043 pulgadas o 1,1 mm  

El extremo del cabezal de la sierra tiene dos orificios de lubricación, uno a cada lado. Estos orificios deben coincidir con la salida de la bomba de aceite. La bomba envía el aceite a través del orificio ubicado en la parte inferior del manómetro. Los fabricantes de espadas para sierras ofrecen una amplia variedad de espadas compatibles con diferentes modelos de sierras.

La grasa se bombea a través de un orificio en la punta de la barra, normalmente cada vez que se llena el depósito, para mantener bien lubricada la rueda dentada de la punta.

Uno o dos tornillos de la sierra atraviesan una ranura guía. La tapa del embrague se coloca sobre la barra y se fija mediante estos tornillos. El número de tornillos depende del tamaño de la sierra.

Existen diferentes tipos de barras:

• Las barras laminadas constan de diferentes capas para reducir el peso de la barra.
• Las barras macizas son de acero macizo y están diseñadas para uso profesional. Suelen tener una punta intercambiable, ya que la rueda dentada de la punta se desgasta más rápido que la propia barra.
• Las barras de seguridad son barras laminadas con una pequeña rueda dentada en la punta. Esta pequeña punta reduce el efecto de retroceso. Este tipo de barras se utilizan en sierras domésticas.

Por lo general, cada segmento de una cadena (construida a partir de secciones metálicas remachadas, similar a una cadena de bicicleta , pero sin rodillos ) presenta pequeños dientes afilados. Cada diente consiste en una lengüeta plegada 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. En la cadena se alternan dientes zurdos y diestros. Las cadenas se fabrican con diferentes pasos y calibres; el paso se define como la mitad de la longitud que abarcan 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 convencional de "complemento completo" tiene un diente por cada dos eslabones de transmisión. La cadena de "salto completo" tiene un diente por cada tres eslabones de transmisión. Cada diente incorpora un limitador de profundidad o "rastrillo", que se desliza delante del diente y limita la profundidad de corte, generalmente a unos 0,5  mm (0,025"). Los limitadores de profundidad son fundamentales para un funcionamiento seguro de la cadena. Si se ajustan demasiado, provocan un corte muy lento; si se ajustan demasiado poco, la cadena es más propensa a retroceder. Los limitadores de profundidad bajos también provocan vibraciones excesivas en la sierra. La vibración resulta incómoda para el operario y es perjudicial para la sierra.

La tensión de la cadena de corte se ajusta para que no se atasque ni se suelte de la barra guía. El tensor se acciona girando un tornillo o una rueda manual. El tensor se encuentra en posición lateral debajo del 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 acceder a ellos cerca de la barra. Los tensores que atraviesan la tapa del embrague son más fáciles de accionar, 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 (tensando) o hacia adentro, aflojando la cadena. La tensión es correcta cuando la cadena se puede mover fácilmente con la mano y no está floja en la barra. Para tensar, sostenga la punta de la barra hacia arriba y apriete las tuercas. De lo contrario, la cadena podría salirse.

La parte inferior de cada eslabón cuenta con una pequeña protuberancia metálica llamada "eslabón de transmisión", que fija la cadena a la barra, ayuda a distribuir el aceite lubricante alrededor de la barra y se acopla con la rueda dentada de transmisión del motor dentro del cuerpo de la motosierra. El motor impulsa la cadena a lo largo de la guía mediante un embrague centrífugo, que la acopla a medida que aumenta la velocidad del motor bajo potencia, pero permite que se detenga cuando la velocidad del motor disminuye hasta el ralentí.

A lo largo de los años, se ha producido una mejora constante en el diseño general de las motosierras, incluyendo la incorporación de características de seguridad . Estas incluyen sistemas de freno de cadena, un mejor diseño de la cadena y motosierras más ligeras y ergonómicas, con sistemas antivibración que reducen la fatiga.

A medida que el tallado con motosierra se ha vuelto más popular, los fabricantes están creando barras especiales cortas y de punta estrecha (llamadas barras de "punta de cuarto", "punta de níquel" o "punta de diez centavos", según el tamaño de sus puntas). Algunas motosierras están diseñadas específicamente para aplicaciones de tallado. ^{[ 34 ]} Echo patrocina una serie de tallado. ^{[ 35 ]}

Las motosierras actuales cuentan con múltiples características de seguridad para proteger al operador. Estas incluyen:

• Freno de cadena
  • El activador del freno de cadena se encuentra delante de la empuñadura superior y se activa mediante un retroceso. Al activarse, tensa una banda alrededor del tambor del embrague, deteniendo la cadena en cuestión de milisegundos.
  • El protector de cadena se ubica entre el cuerpo de la sierra y la tapa del embrague. Generalmente, tiene forma de gancho de aluminio. Su función es detener la cadena cuando se sale de la barra y acortar su longitud. Al salirse de la barra, la cadena se balancea desde debajo de la sierra hacia el operario. Esto evita que la cadena lo golpee, impidiendo que lo haga, ya que en su lugar golpea la protección trasera del mango.
  • Un protector en la empuñadura trasera protege la mano del operario cuando la cadena se sale de su sitio.
• Algunas cadenas tienen eslabones de seguridad, como las sierras de cincel pequeño. Estos eslabones mantienen la sierra cerca del espacio entre dos eslabones de corte y levantan la cadena cuando el espacio en el eslabón de seguridad se llena de virutas, lo que permite que corte más despacio. Las cadenas no profesionales tienen dientes menos agresivos, debido a que tienen guías de profundidad menos pronunciadas.

Cuando se sujeta a un bastidor guía especial, una motosierra puede usarse como un aserradero portátil para cortar madera en tablones o tablas. Este uso se conoce como aserradero de motosierra o aserradero de Alaska.

Las motosierras especiales pueden cortar hormigón, ladrillo y piedra natural . Estas utilizan cadenas similares a las de las motosierras comunes, pero con filos de corte incrustados con partículas de diamante . Pueden funcionar con 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 cuadrados profundos en paredes o suelos; en la escultura en piedra para retirar grandes trozos de piedra durante el pre-tallado; por los bomberos para acceder a edificios; y en la restauración de edificios y monumentos para retirar partes con un daño mínimo a la estructura circundante. Más recientemente, también se han desarrollado motosierras para hormigón con motores eléctricos de 230 voltios. ^{[ 47 ]}

Debido a que el material a cortar no es fibroso, el retroceso es mucho menor. Por lo tanto, el método de corte más utilizado es el corte por inmersión, que consiste en presionar la punta de la hoja contra el material. Con este método, se pueden lograr cortes cuadrados tan pequeños como el ancho de la hoja. Puede producirse un retroceso si un bloque se desplaza al estar casi cortado y atrapa la hoja, pero en general, la máquina es menos peligrosa que una motosierra para cortar madera.

Las motosierras son utilizadas para cortar bajo el agua por buzos profesionales. Generalmente, funcionan con energía hidráulica suministrada desde la superficie y son operadas por buzos comerciales que utilizan equipos de buceo con suministro de agua desde la superficie. El corte con motosierra bajo el agua también puede ser utilizado por buzos de seguridad pública. ^{[ 30 ]}

Las motosierras hidráulicas pueden utilizarse para cortar madera, hormigón, ladrillo y acero si se utiliza la cadena adecuada. El corte subacuático puede realizarse en condiciones de agua en movimiento y baja visibilidad, lo que puede aumentar el riesgo, por lo que se requieren precauciones de seguridad y procedimientos apropiados. ^{[ 30 ]}

Las estructuras de madera submarinas pueden incluir pilotes de puentes, muelles y vigas de embarcaderos. Las motosierras generalmente incluyen un gatillo de seguridad con bloqueo y protector de mano. ^{[ 30 ]}