Desarrollo de un programa de secado convencional para la madera de Teca (Tectona grandis Lin. f.), a escala de laboratorio

1. INTRODUCCION.La madera representa algo muy importante en la vida del hombre, por cuanto ha desarrollado un rol verdaderamente significativo en el avance de la civilización. Con ella se han elaborado herramientas, armas y una gran variedad de artículos, desde las muy simples hasta verdaderas obras de arte. (JUNAC, 1989)

Para la obtención de una mejor calidad en la madera aserrada, esta debe ser secada, porque de este modo se obtiene mayor estabilidad dimensional, puesto que queda condicionada al medio, se facilita el trabajo de carpintería e industrial; mejoran las propiedades mecánicas (madera seca es mas resistente); aumento en la resistencia al ataque de hongos o insectos, aparte de la disminución en el peso para el transporte. Por secado se entiende la eliminación del exceso de agua de la madera en condiciones rápidas, económicas y sin ocasionar defectos. (Bittencourt, 1988)

La madera recién cortada puede presentar porcentajes de humedad que varían entre 120 % hasta más de 200 %. Esto quiere decir que la masa del agua de una pieza todavía verde, puede ser hasta dos o más veces la masa de la propia madera. (Bittencourt, 1988)

Existen muchas ventajas al utilizar la madera seca, como por ejemplo, su resistencia eficaz ante esfuerzos normales paralelos a las fibras, además de que estas últimas proporcionan un efecto visual estético con una multiplicidad de texturas que la hacen más atractiva para determinados fines; con la madera también se pueden obtener muchas formas y secciones más fácilmente que con otros materiales, posee una alta capacidad de absorción de energía de deformación, lo que hace factible que la madera sea utilizada para fines estructurales. Asimismo, se ha verificado a través de varios años de investigación que la madera presenta excelentes características de aislamiento térmico y acústico, así como una alta resistencia a la conductividad eléctrica. (Chan, 1987)

Sin embargo, todas las ventajas que se pudieran obtener al utilizar la madera como material, son posibles cuando posee un CH adecuado a las condiciones de servicio, ya que es un material con fuertes tendencias a los cambios volumétricos que son causados precisamente por el grado de humedad interna que posee y por el efecto del medio ambiente a que quede expuesta. (Chan, 1987)

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El secado de la madera constituye una fase crítica de su proceso de industrialización, ya que según el método de secado que se utilice, puede disponerse de ella en mayor o menor tiempo. En efecto, aunque el método de secado al aire requiere de una inversión inicial mínima (espacios o patios de secado), lo cierto es que el proceso es lento y no permite una disponibilidad oportuna y rápida de madera seca, además de que con este método no se puede obtener un CH cercano al 12% o 8 %, en virtud de que su efectividad depende de las condiciones climatológicas imperantes en el lugar de que se trate. (JUNAC, 1989)

También, se tiene el proceso de secado artificial en hornos, el cual realiza modificaciones de las condiciones naturales del entorno de la madera húmeda a secar, controla las variables de “temperatura, humedad relativa del ambiente y el movimiento del aire”. (Peredo, 1988)

Para el secado artificial en hornos es necesario desarrollar programas de secado que se definen como sistemas preestablecidos de control de las variables que intervienen en el proceso de secado. Implica el desarrollo de diferentes etapas para inducir a la perdida de la humedad en la madera y permite controlar el comportamiento de la pieza durante el proceso. Todos los programas de secado cumplen la misma función, controlar las variables que intervienen en un proceso de secado, con el objetivo de poder obtener madera seca, sin defectos y en el menor tiempo posible. (Matthei, 1994)

Un programa de secado está estructurado en diferentes etapas, estas se van adaptando según las condiciones internas de la cámara, para que la madera alcance la humedad final requerida, sin presentar defectos y en el menor tiempo posible. Los programas de secado, combinan de la mejor manera las variables de secado (temperatura, humedad de equilibrio de la cámara, humedad relativa, gradiente de secado) procurando lograr una condición propicia dentro de la cámara, para que la madera pueda eliminar el agua en el menor tiempo y con la mayor calidad. (Matthei, 1994)

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2. JUSTIFICACION.El contenido de humedad de la madera es uno de los parámetros más importantes a considerar para los distintos propósitos en que será utilizada, actualmente se utilizan secadores industriales para satisfacer estrictamente las exigencias de los mercados internacionales, que se orientan Crecientemente hacia madera seca. Las nuevas normas de la Comunidad Europea, por ejemplo, prevén la prohibición en un futuro próximo de la entrada de madera aserrada verde a los países asociados.

En cuanto a los productos más elaborados, como muebles, molduras, paneles en base a listones, puertas. Su procesamiento requiere ineludiblemente trabajar con madera secada artificialmente a un contenido de humedad final del 8%. En este caso, las normas son estrictas en los mercados internacionales y no existe ninguna posibilidad de desarrollar este tipo de productos sin contar con secadores apropiados.

Si bien es posible secar la madera al aire, en forma natural, el secado artificial constituye la única alternativa para poder cumplir estrictamente con las exigencias de los mercados externos. La tendencia creciente de los precios a nivel mundial hace cada día más sostenible y justificable secar artificialmente la madera de especies que son refractarias al secado y deben secarse lentamente.

El secado de madera constituye una de las etapas más importante del proceso de preparación de madera para la remanufactura, tendiente a obtener productos finales con alto valor agregado. Los requerimientos de estabilidad dimensional y cualidades de trabajabilidad exigidas para las maderas a procesar, son fundamentales para la calidad final de los productos, lo que sólo es posible obtener con maderas cuyo contenido de humedad esté próximo al estado de equilibrio con el ambiente que le rodea.

Para alcanzar la condición antes mencionada, la madera debe necesariamente someterse a proceso de secado de tipo artificial. La tecnología a utilizar y el programa o tratamiento que debe aplicarse a la madera, antes, durante y posterior al secado son factores decisivos, para la obtención de un producto óptimo, en términos de: contenido de humedad, tensiones, grietas, alabeos y otros aspectos, que permitan maximizar el aprovechamiento en los procesos de elaboración.

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Las características anisotrópicas de la madera, sus propiedades anatómicas y físico-mecánicas de los diferentes tipos de especies, son factores determinantes en la elección del tipo de tecnología a utilizar para cada caso, así como de los programas de secado y tratamientos a emplear. Por otro lado, los costos de secado constituyen otro factor determinante en la decisión de considerar o no la posibilidad de aplicar un secado artificial a la madera. Los factores que determinan lo anterior son: los tiempos de secado, la productividad de las cámaras (ciclos por mes), la capacidad de éstas y la producción mensual de secado. La incidencia de los costos fijos y del personal de operación, sobre los costos de secado o de venta de servicio, son factores determinantes en esta decisión. (Tomaselli, 1998)

Por todo lo mencionado anteriormente es importante señalar que el secado artificial es una alternativa potencial para secar la madera de teca (Tectona grandis lin. F.), la teca es una de las más versátiles y valiosas y ha alcanzado un gran valor y prestigio, es de gran importancia realizar estudios en el comportamiento de la madera frente al secado convencional y a la aplicación de programas de secado. Además de su apariencia es distintivo su color amarillo bronceado a café oscuro, a menudo con líneas acentuadas claras y oscuras. Es tal vez la madera más vistosa en cortes transversales. Tiene propiedades únicas de estabilidad, haciéndola ideal para aplicaciones para exteriores, es su elevado costo usualmente el limitante para utilizarla en trabajos de decoración interior. Tiene una gran belleza y se la prefiere con acabado “al natural”. (AWI, 1997)

Intrínsecamente, la teca es una de las maderas mas valiosas, pero su uso esta limitado por su escasez y alto costo. La teca es única en cuanto no causa herrumbre o corrosión cuando esta en contacto con metales; por lo cual, es muy usada en la industria de construcción naval, tanques y toneles, y otros que requieran alta resistencia a los ácidos. La teca es actualmente utilizada en la construcción de costosos botes, muebles, pisos, objetos decorativos y exteriores decorativos en tableros aglomerados. (USDA, 1999)

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3. OBJETIVOS.Los objetivos son los siguientes: 3.1 General:  Desarrollar un programa experimental de secado para la madera de teca (Tectona grandis Lin.f.) procedente de plantaciones del Valle de Sacta, en el laboratorio “Aliso” 3.2 Específicos:  Diseñar el programa de secado para la madera de teca, controlando las variables de secado (temperatura, humedad relativa, contenido de humedad de equilibrio, gradiente de secado).  Describir y especificar las condiciones de secado utilizadas en la madera de teca.  Determinar el tiempo de secado a lo largo de las diferentes etapas de secado para la madera teca.  Evaluar los defectos de secado observados en el secado convencional de la madera teca.

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4. REVISION DE LITERATURA.4.1 Definición de madera.La madera se puede considerar como una sustancia dura y fibrosa que se desarrolla hacia la parte interna del cambium vascular, tanto en el tallo como en las ramas y raíces. Es el producto de las divisiones del cambium vascular y esta constituido por una serie de células o elementos leñosos que han pasado a través de diferentes etapas de desarrollo, desde la división celular hasta la diferenciación y maduración de las células, para formar el tejido leñoso (Zobel y Van Buijtenen, 1989). Es un material organizado y heterogéneo resultante de la actividad de un meristema lateral: el cambium. (Detienne, 1988)

La madera se desarrolla como un tejido funcional de las plantas más que como un material diseñado para satisfacer las necesidades del hombre. Sin embargo, el conocimiento de la madera como un material natural es un elemento básico para trabajarla exitosamente. Se debe tener presente que la madera es el producto del crecimiento de determinado tipo de plantas, es decir, que no todas las plantas producen madera. (Hoadley, 1980) 4.2 Estructura de las Latifoliadas.Las plantas que comúnmente producen madera se encuentran incluidas en dos grupos: coniferas y latifoliadas (dicotiledóneas). Cada uno de estos grupos presenta diferencias notables entre si, no solo desde el punto de vista morfológico, sino también en aspectos relacionados con la estructura de la madera. (León, 2001)

La estructura de las latifoliadas es mucho más compleja que las coníferas, presenta tres tipos grandes de tejidos: el conductor, formados por los vasos, el de sostén, formado por las fibras y el de reserva, formado por las células parénquimaticas. La mayor parte de estos elementos se orientan axialmente, no superando los 2 mm. de longitud. (Kollman, 2001)

Los vasos que a simple vista parecen poros dan un aspecto característico en la sección transversal y su distribución puede ser aislada, en grupos radiales o grupos tangenciales, como regla general todos los que se forman al comienzo del periodo vegetativo tienen paredes mas delgadas y lúmenes más anchos que los que se forman al final del periodo. (Vargas, 2007)

Los vasos incorporan en sus paredes longitudinales punteaduras de tamaño notablemente inferior que las presentes en las células de las traqueidas. Las punteaduras de paso con las Alcoba Campos Roberto, 2009

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fibras y traqueidas suelen ser areoladas, mientras las que se dan entre vasos y parénquima suelen ser simples o semi-areoladas. (Vargas, 2007)

Los líquidos pueden penetrar en los lúmenes de las fibras a través de las punteaduras de paso con los elementos vasculares y células de parénquima adyacentes. No obstante, la permeabilidad y tratabilidad de las fibras es pobre. En maderas tropicales la disposición de los vasos es bastante uniforme, la proporción de los vasos puede variar de 2 a 65% en la madera, así como su distribución influyen en sus propiedades de resistencia. (León, 2002)

El parénquima, que en su mayor parte se presenta agrupado alrededor de los vasos y radios leñosos, tiene poca importancia, sus células redondas o levemente poligonales en sección transversal, están llenas de sustancias de reserva. (León, 2002)

Fig. 1 Estructura anatómica de la madera Fuente: kollman, 2001

4.3 Características de la Teca (Tectona grandis Lín. F.).4.3.1 Taxonómia.4.3.1.1 Nombre común: teca (España y Colombia), teck (Francia), teak genuine (Inglaterra y Estados Unidos), nombres difundidos a nivel mundial. 4.3.1.2 Nombre científico: Tectona grandis lin f. 4.3.1.3 Familia: Verbenácea

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4.3.2 Distribución geográfica.La palabra teca procede de la palabra india “tekka”, “tek” o “teka”. En portugués también se utiliza la palabra “teca” para referirse a esta especie de madera. A pesar de que en el pasado los comerciantes portugueses y de otras nacionalidades habían exportado madera de teca de Indonesia a Europa, la teca no es originaria de Indonesia. El árbol de teca procede en origen de la zona geográfica que se extiende desde la India hasta Birmania, Laos, Tailandia y Filipinas. Se calcula que la teca fue introducida en Indonesia hace aproximadamente 400-600 años. (Vargas, 2007)

Actualmente también hay árboles de teca en otros continentes, como África, Centroamérica y Sudamérica. En estas partes del mundo la teca se cultiva en plantaciones. En estas zonas, la madera crece con mayor rapidez que en los lugares de origen. Crece tan rápido que el árbol está listo para la tala en unos 15 ó 20 años. (Vargas, 2007) La Teca (Tectona grandis Lin.f.) es una especie nativa de Birmania, Tailandia y algunas partes de la India. En América Central fue seleccionada como una de las especies prioritarias con base en los resultados obtenidos de las investigaciones del Proyecto Madeleña del CATIE y también por el impulso que el gobierno quería dar al desarrollo de las plantaciones forestales apoyándose en los incentivos fiscales (a partir de 1979). (Vargas, 2007)

4.3.2.1 Requerimientos de suelos.El árbol de teca puede crecer en diversos suelos. La calidad de su crecimiento, no obstante, depende de la profundidad, la estructura, la porosidad, el drenaje y la capacidad de retención de la humedad del suelo. El desarrollo es mejor en suelos profundos, bien drenados y fértiles, especialmente sobre substratos como suelos volcánicos o aluviales de diversos orígenes. El pH óptimo del suelo es de 6,5 a 7,5. Su contenido de calcio es también un factor importante, ya que la falta de calcio en el suelo se traduce en el raquitismo de los árboles. (Salazar, 1974) 4.3.2.2 Requerimientos de temperatura y pluviosidad.El crecimiento óptimo de la teca tiene lugar con una temperatura mensual mínima superior de 13 ºC y una temperatura mensual máxima inferior a 40 ºC. La pluviosidad óptima para la teca se sitúa entre 1250 y 3750 mm. al año; no obstante, para la producción de madera de buena calidad, la especie requiere una estación seca de por lo menos cuatro meses con precipitaciones menores de 60 mm. (Salazar, 1974)

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En Malasia, varios estudios en pequeñas parcelas en Perak (pluviosidad de 2800 mm.), Selangor (2500 mm.), Kepong (2600 mm.) y Johore (2700 mm.) en los tres a cinco últimos años han mostrado que la teca puede desenvolverse igualmente bien, si no mejor, en regiones más húmedas y cálidas que las de su cultivo tradicional. Las tasas de crecimiento inicial de los árboles en estas regiones más húmedas y calurosas han sido notables y han despertado interés por la promoción de la teca en mayor escala en Malasia. (Salazar, 1974)

Según un informe de la India (Kondas, 1995), la teca crece muy bien en altura y en grosor en las zonas en que los árboles reciben por lo menos suficiente humedad durante la mayor parte del año, en comparación con su crecimiento en zonas monzónicas. (Vargas, 2007)

Es errónea la creencia de que los anillos anuales de crecimiento, que dan estructura a la fibra en los troncos, aparecen sólo en árboles de teca que crecen en zonas con marcada estación lluviosa y seca y no en las regiones de pluviosidad constante a lo largo del año. Es probable que los árboles que crecen en zonas con un largo período seco tengan anillos concéntricos muy netos y apretados a causa de la inactividad del cambium durante el largo paréntesis seco. Sin embargo, el anillo de crecimiento se sigue formando en todas las condiciones climáticas, incluso cuando la pluviosidad es alta todo el año. (Vargas, 2007) 4.3.3 Características sobresalientes del árbol.Los árboles son en general grandes, de fuste recto y cilíndrico, y pueden alcanzar los 50 metros de alto. Presenta Raíces grandes, profundas y con fuertes raíces laterales. Tronco recto, especialmente cuando joven, con la tendencia a bifurcarse o ramificarse en exceso si crece aislado. Las ramas en árboles adultos son gruesas. Las hojas son opuestas, caducas, muy grandes, de color verde oscuro en el haz y marrón claro y afelpado en el envés. Flores de color lila y dispuestas en grandes paniculas terminales. El fruto es una drupa cuadrilobulada, con pericarpio afelpado que encierra una semilla bastante dura. (Vargas, 2007)

Es bastante exigente en luz y requiere para su desarrollo suelos bien drenados, fértiles y profundos. Crece bien en zonas húmedas desde el nivel del mar hasta una altitud de 1000 m. una precipitación de 1000 a 3000 mm. / Año y una temperatura promedio de 26 ºC. (Vargas, 2007)

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4.3.4 Características externas de la madera.Cuando la madera esta recién cortada, el duramen es de color verde oliva, pero se convierte en un color marrón – dorado cuando seca, mostrando frecuentemente bandas de color oscuro que se desvanecen eventualmente con el paso del tiempo. La albura es de color amarillento a blanco y abruptamente separada del duramen. (Weaber, 1993; citado por Rivero, 2003)

Se distinguen los anillos de crecimiento y, en el caso de anillos ocasionales, estos son de ocurrencia anual y se muestran en las superficies laterales como líneas de color marrón estrechas que son más oscuras que el resto del duramen. La madera de teca es fina y dura, cualidad muy apreciada para diversos usos, es una madera que contiene sílice; fácil de trabajar, secar y preservar; su durabilidad natural es buena y tiene buena estabilidad dimensional. (Weaber, 1993; citado por Rivero, 2003)

Los muebles de exteriores fabricados con teca no requieren de pintura ni barniz. La severas tormentas de nieves, las lluvias de los monzones, y el calor tropical no disminuyen la resistencia de la teca. La teca es una de las pocas maderas en el mundo que tiene un aceite natural que la hace impermeable, evitando que se deforme, agriete, o se torne quebradiza. La teca es extremadamente resistente a la descomposición y tiene resinas (tecnoquinina) que repelen naturalmente las termitas. (Weaber, 1993; citado por Rivero, 2003)

Fig. 2 Plantaciones de teca Fuente: Forwod, 2006

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Fig. 3 Disposición de las hojas Fuente: Forwod, 2006

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Fig. 4 Inflorescencia de la teca Fuente: Forwod, 2006

Fig. 5 Frutos de la teca Fuente: Forwod, 2006

4.3.5 Macroscópia de la madera.La madera es de porosidad circular o semicircular y los poros son moderadamente pequeños. En el leño temprano son visibles a simple vista formando hileras regulares e irregulares. En su mayoría los poros son solitarios, de forma ovada y en ocasiones redonda. Se presentan poros múltiples radiales en grupos de 2 a 3. Hay excesiva cantidad de poros, en promedio 220/100 mm2 y puede observarse tílides en las paredes delgadas de algunos poros; éstas son de color blanco, pardo y amarillo. (CONAFOR, 2007)

El parénquima se observa a simple vista, en bandas terminales y del tipo paratraqueal vasicéntrico, de color más claro que las fibras. Los radios son medianos, se observan a simple vista y son relativamente escasos; en promedio se encuentran 25 en 5 mm. lineales. Olor desagradable, con una fragancia aceitosa característica cuando esta recién cortada y que se acentúa cuando se humedece o se calienta. Sabor no distintivo. Textura fina uniforme. Grano recto. Brillo mediano. Veteado acentuado. Producido por los anillo de crecimiento. (CONAFOR, 2007) 4.3.6 Microscopia de la madera.Los poros/elementos de los vasos tienen un diámetro tangencial promedio de 210 μm. con un ámbito de 190 μm. a 300 μm. La longitud de los elementos vasculares es de 308 μm. con un ámbito de 209 μm. a 418 μm. Las placas perforadas son simples y muy inclinadas; el punteado íntervascular es alterno y las punteaduras son de forma ovalada y con aperturas extendidas. El parénquima es paratraqueal escaso de tipo vasicéntrico y presenta de 1 a 2 células de ancho. (Govaere, 2006)

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Los radios son uníseriados con una altura promedio de 6 células y multiseriados con un promedio de 2, 3 y 4 células de ancho por 40 células de alto. Hay radios homogéneos con células rectangulares dispuestas verticalmente. (Forwod, 2006)

Las fibras son fusiformes, ligeramente estratificadas con punteaduras simples escasas. La Longitud promedio de las fibras es 1550 μm. con un ámbito de 955 μm. a 2240 μm. El diámetro tangencial promedio es de 25 μm. con un ámbito de 17,8 μm. a 31,1 μm. El diámetro promedio del lumen es de 16 μm. con un ámbito de 11,1 a 22,2 μm. El espesor promedio de la pared es de 4,2 μm. con un ámbito de 2,2 a 6,7 μm. La relación longitud y diámetro tangencial es 64. Se observa gomas de color pardo amarillento en las fibras, en el parénquima longitudinal y en los radios. (Govaere, 2006)

Fig. 6 Corte de la madera en secciones transversal, tangencial y radial Fuente: CONAFOR, 2007

4.3.7 Secado.La madera se estabiliza bien con el secado, por esto ocurre lentamente. Seca fácilmente al aire presentando ligeras deformaciones, pero no endurecimientos ni tensiones superficiales. El secado al horno es bueno, sin tendencias a rajaduras o alabeos, pero ocurren variaciones considerables en las tasas individuales de secado de tableros. Se recomiendan como programas de secado: el T10 – D4S y el T8 – D3S de los Estados Unidos y el H del Reino Unido. (JUNAC, 1989) 4.3.8 Preservación.La madera es muy difícil de tratar con inmunizantes. La albura tratada por el sistema vació – presión o inmersión, tiene una penetración incompleta y una retención de 50 a 100 Kg. /m3 y el duramen es imposible de tratar, cualquiera sea el método que se utilice. (Vargas, 2007)

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4.3.9 Durabilidad natural.Es resistente, con una duración en uso exterior de 10 a 15 años. El duramen es resistente al ataque de termitas de madera seca, siendo comparable a la caoba de las indias occidentales (Swietenia mahogani) en este aspecto. Es también moderadamente resistente a termitas subterráneas y muy durables en el suelo, pero es fácilmente atacada por la polilla de mar. La albura no tiene ninguna de las propiedades de durabilidad del duramen, además de ser atacada por la carcoma. (Weaber, 1993; citado por Rivero, 2003) 4.3.10 Trabajabilidad.Es una madera fácil de trabajar con herramientas comunes y no ofrece ninguna dificultad a los procesos de maquinado. La madera posee contenidos variables de sílice que llegan hasta el 1.4 % lo cual hace que esta sea abrasiva siendo por lo tanto necesario utilizar herramientas con filos reforzados. Es una madera moderadamente buena para doblar al vapor. Da un buen acabado y se deja encolar fácilmente. (CONAFOR, 2007) 4.3.11 Usos actuales.La madera es bien conocida por su contracción baja y su excelente estabilidad luego de trabajarla, siendo muy utilizada para cubiertas de aviones, barcos y otras embarcaciones grandes. Se usa para pisos, ebanistería, pilotes, coches de ferrocarril, construcciones interiores, construcciones pesadas sometidas a la intemperie, marcos de puertas y ventanas, tornería, talla, muebles y paneleria. Es excepcionalmente apropiada para tanques, tinas, bañeras, cocinas, para bancos de laboratorio, y plantas químicas (debido a su alta resistencia a los ácidos), estacones, armazones de casas y chapas decorativas. La madera no corroe los metales cuando se usa en contacto con ellos. (Weaber, 1993; citado por Rivero, 2003) 4.4 Humedad en la madera.En un árbol recién cortado, su madera contiene una importante cantidad de agua, variando el contenido según la época del año, la región de procedencia y la especie forestal de que se trate. Las maderas livianas por ser más porosas, contienen una mayor cantidad de agua que las pesadas. De igual manera, la albura, por estar conformada por células cuya función principal es la conducción de agua, presenta un mayor contenido de humedad que el duramen. Esto indica que el porcentaje de agua contenido en los espacios huecos y en las paredes celulares de la madera es muy variable en el árbol vivo. (Viscarra, 1998)

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El agua contenida en la madera se encuentra bajo diferentes formas (agua libre, agua higroscopica o de saturación y agua de constitución), tal como se describe a continuación.

Fig. 7 Clasificación del agua en la madera Fuente: vargas, 1987

4.4.1 Agua libre.Es la que se encuentra ocupando las cavidades celulares o lumen de los elementos vasculares, dándole a la madera la condición de “verde”. La cantidad de agua libre que puede tener la madera esta limitada por su volumen de poros. (Vargas, 1987)

Al iniciarse el secado, el agua libre se va perdiendo fácilmente por evaporación, ya que es retenida por fuerzas capilares muy débiles, hasta el momento en que ya no contiene mas agua de este tipo. En este punto la madera estará en lo que se denomina “punto o zona de saturación de las fibras” (PSF), que corresponde a un contenido de humedad entre 21 y 32 % de humedad (SIAU, 1984). Cuando la madera ha alcanzado esta condición, sus paredes están completamente saturadas pero sus cavidades están vacías. (JUNAC, 1989)

Durante esta fase de secado, la madera no experimenta cambios dimensionales, ni alteraciones en sus propiedades mecánica. Por tal razón, el PSF es muy importante desde el punto de vista físico- mecánico y de algunas propiedades eléctricas de la madera. (JUNAC, 1989) 4.4.2 Agua de saturación, higroscopica o fija.Es el agua que se encuentra en las paredes celulares; también es llamada agua de imbibición. Existe la teoría de que el agua higroscopica esta constituida por hidrogeniones fijadas principalmente a los grupos hidroxilo de la celulosa y hemicelulosa y en menor proporción a los grupos hidroxilo de la lignina. (Kollman, 2001)

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Durante el secado de la madera, cuando esta ya ha perdido su agua libre por evaporación y continua secándose, la perdida de humedad ocurre con mayor lentitud hasta llegar a un estado de equilibrio higroscópico con la humedad relativa de la atmósfera circundante. (Inzunza, 2004) Para la mayoría de las especies, el “equilibrio higroscópico” esta entre 12 y 18% de contenido de humedad, dependiendo del lugar donde se realiza el secado. La madera secada al aire libre solo puede alcanzar estos valores de humedad de equilibrio. Para obtener contenidos de humedad menores, debe acudirse al secado artificial para eliminar el resto del agua de saturación o higroscopica. (Klitzke, 2005) 4.4.3 Agua de constitución.Es la que forma parte de la materia celular de la madera y que no puede ser eliminada utilizando las técnicas normales de secado. Su separación implicaría la destrucción total de la madera. (JUNAC, 1989) 4.5 Movimiento migratorio del agua en la madera.El agua en la madera se mueve de las zonas de alto contenido de humedad a las de más bajo contenido, en un esfuerzo por alcanzar, un equilibrio de humedad en toda la pieza de madera y, por otra, una condición de equilibrio entre el contenido de humedad de la madera y las condiciones climáticas del medio circundante. (Viscarra, 1998)

Si la temperatura y la humedad relativa del ambiente permanecen constantes, la madera se secara o absorberá humedad hasta que se establezca un equilibrio higroscópico. La humedad en la madera se mueve a través de varios tipos de conductos, siendo los principales las cavidades celulares o lúmenes, las punteaduras, los radios medulares, los espacios intermicelares de las paredes celulares y las perforaciones (en las latifoliadas). (Vargas, 1987)

Las características de estos conductos, conjuntamente con la permeabilidad de la madera, determinan la velocidad del movimiento del agua en las tres direcciones o planos de corte. En madera normal, la velocidad del agua es mayor en sentido longitudinal, algo menor en sentido radial y mínimo en el tangencial. (Tomaselli, 1998)

El movimiento del agua en la madera durante el proceso de secado es impulsado por varias fuerzas que pueden actuar simultáneamente. Estas son las siguientes:

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4.5.1 Fuerzas capilares.Son aquellas que ocasionan el movimiento del agua libre de una célula a otra, a través de las cavidades celulares, punteaduras, perforaciones, espacios intermicelares, y radios medulares. Cuando una pieza de madera verde empieza a secarse, la evaporación del agua de las capas superficiales origina una fuerza de atracción o arrastre sobre el agua libre de las células adyacentes. (Álvarez, 1992)

El flujo capilar originado por esta fuerza de arrastre hace que el agua libre del interior se mueva de una célula a otra buscando la superficie de la pieza de madera. Mientras el proceso de secado avanza y el agua libre de las cavidades celulares se elimina, la humedad que permanece en la madera se encuentra en forma de vapor en las cavidades celulares o en forma de agua higroscópica en los espacios intermicelares de las paredes celulares. La acción capilar se desplaza progresivamente hacia el centro de la madera para desaparecer gradualmente cuando el contenido de humedad de las células del interior tiende hacia el punto de saturación de las fibras. (JUNAC, 1989) 4.5.2 Fuerzas debidas a diferencias en la presión del vapor.Cuando cesa la atracción capilar, la casi totalidad de las cavidades celulares solo contienen aire y vapor de agua, generándose una presión de vapor que será tanto mas grande cuanto mas elevado sea el contenido de vapor en dichas cavidades, alcanzando su valor máximo hacia el centro de la pieza y decreciendo hacia la periferia. (JUNAC, 1989)

La diferencia de presión de vapor entre dos puntos, llamada gradiente de presión del vapor, es la responsable de que la humedad de la madera, en estado de vapor, migre de las zonas interiores hacia las exteriores que tiene una presión de vapor menor. (JUNAC, 1989) 4.5.3 Fuerzas debidas a diferencias en el contenido de humedad.Cuando la humedad de la madera empieza a abandonar los espacios intermicelares de las paredes celulares, en las zonas cercanas a la superficie de la pieza se crea una diferencia o gradiente de contenido de humedad entre la superficie y el interior de la pieza. Como existe una gran afinidad entre el tejido celulósico de las paredes y el agua, las paredes mas secas de las capas superficiales absorben la humedad de las paredes con un contenido de humedad mas alto; es decir, el agua se desplaza de las células interiores mas húmedas hacia las de la superficie que se encuentran mas secas. (Vignote, 2000)

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Finalmente, con relación al movimiento migratorio del agua en la madera, es importante definir el término difusión que es el fenómeno provocado por la combinación de los gradientes de presión de vapor en las cavidades celulares y los gradientes de contenido de humedad de las paredes celulares.( Inzunza, 2004)

En el movimiento de la humedad de la madera del centro a la periferia, una molécula de agua se desplaza primero a través de una pared celular debido a su gradiente de contenido de humedad, luego a través de una cavidad celular y sus conductos debido al gradiente de la presión del vapor, después nuevamente a través de una pared celular mas seca según el gradiente del contenido de humedad y así sucesivamente, repitiendo el proceso, hasta alcanzar la superficie de la pieza de madera. (Vignote, 2000)

Cuando el flujo de agua tiene lugar en sentido longitudinal, la migración de la humedad se hace en su mayor parte a través de las cavidades celulares, mientras que en sentido transversal predomina el movimiento a través de las paredes celulares. Puesto que la difusión del vapor a través de las cavidades celulares es mucho mas rápida que a través de las paredes, la velocidad de secado es mucho mayor en la dirección longitudinal de una pieza de madera. Asimismo, la humedad se difunde más rápidamente en la madera de albura que en la de duramen, debido a que los extractivos y las punteaduras bloqueadas del duramen se oponen parcialmente al paso de la humedad. (Tomaselli, 1998)

4.6 Programas de secado.Es un sistema preestablecido de control de las variables que intervienen en el proceso de secado. Implica el desarrollo de diferentes etapas para inducir a la perdida de la humedad en la madera y permite controlar el comportamiento de la pieza durante el proceso. (BOLFOR, 1998)

Un programa de secado no es más que una serie de instrucciones sobre la temperatura y la humedad relativa que se deben aplicar en el secado de una madera, basado en cambios en el contenido de humedad. (PIMES, 2007)

Un secado artificial se obtiene cuando se hace circular aire caliente y seco uniformemente a través de una pila de madera. En tanto, el ritmo de secado y los riesgos de daños causados durante el secado, son diferentes, dependiendo de las características estructurales de la especie. Por esta razón las maderas requieren variaciones climáticas y de intensidad diferente,

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los programas de secado varían en función de la especie, espesor y humedad deseada, la humedad relativa del aire y la temperatura son factores fundamentales necesarios para conducir adecuadamente el secado. (Klitzke, 2005)

Hoy en día existen tres tipos de programas de secado artificial, uno basándose en la pérdida de contenido de humedad, otro en el cociente de secado y el último en el tiempo de secado. La elección de uno de ellos dependerá de los resultados que se quieran obtener, refiriéndose al contenido de humedad, porcentaje permisible de defectos y el grado de uniformidad de esta. (Inzunza, 2004)

Si nos referimos al programa de secado por tiempo de secado, se caracteriza por el establecimiento de tiempos fijos en cada etapa. Se utiliza generalmente, para maderas de fácil secado o bien para aquellas cuyo comportamiento ha sido largamente estudiado. (Inzunza, 2004)

Con respecto al programa de contenido de humedad, es de preferencia aplicarla a especies latífoliadas y sobre todo a maderas susceptibles a desarrollar defectos, tensiones y desuniformidad en el porcentaje de humedad, y también se aplica cuando se trata de experimentos exploratorios. (Klitzke, 2005)

Los programas de secado varían según los siguientes factores: a. Según la especie de maderas a secar:  Densidad de la madera  Coeficiente de contracción  Anisotropía de contracción  Aspectos anatómicos  Humedad inicial  Permeabilidad de la madera

Se puede observar en la práctica que el secado de Pinus (maderas blandas) se realiza a una mayor velocidad, ya que la estructura de la madera es simple y de rápida pérdida de humedad. En cambio; para maderas de latífoliadas (maderas duras), por su estructura compleja y por lo general de mayor densidad, se requiere un mayor tiempo de secado. (Matthei, 1994)

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b. Según el uso final de la madera: Siempre que se requiera maderas de mayor calidad, el secado deberá ser lo más suave posible para evitar contracciones (colapso), rajaduras, etc..., es decir se realizará en un tiempo más prolongado, siempre que guarde una relación con su beneficio económico. (Matthei, 1994) c. Espesor: Para diseñar los programas de secado se debe tomar en cuenta el espesor de la madera: madera de 1” de espesor y madera de 2” de espesor. Los programas de secado se modifican según las dimensiones de la madera a secar (espesor), los factores como: humedad relativa, temperatura, gradiente de secado cambian según el espesor de la madera. (BOLFOR, 1998) d. Humedad final:  17-20% puede ser un secado moderado  7-8% debe ser un secado suave y mayor tiempo Una vez establecidos estos factores, se puede determinar si la madera es de difícil o fácil secado. Esto servirá de base, para definir los valores iniciales de las variables de secado (temperatura y humedad relativa inicial y final). (PIMES, 2007) 4.6.1 Etapas del programa de secado.Un programa de secado está estructurado en diferentes etapas, estas se van adaptando según las condiciones internas de la cámara, para que la madera alcance la humedad final requerida, sin presentar defectos y en el menor tiempo posible. Durante el proceso debe existir una combinación correcta de las variables de secado, (temperatura, humedad relativa, humedad de equilibrio, potencial de secado). (BOLFOR, 1998) 4.6.1.1 Calentamiento inicial.Se busca el calentamiento de toda la cámara y de la madera que conforma la carga, esto permite dilatar los poros y eliminar el aire interno de la madera, facilitando la posterior eliminación del agua. Se trabaja con alta humedad relativa y baja temperatura. (JUNAC, 1989) 4.6.1.2 Secado antes del punto de saturación de fibras (PSF).Es el proceso de eliminación del agua de la madera, se trabaja con baja humedad relativa y alta temperatura. En esta etapa se elimina el agua libre de la madera (hasta el 28 o 30 % de humedad de la madera). (Guerrero, 1980)

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4.6.1.3 Calentamiento intermedio.Se eleva la variable temperatura y se aumenta considerablemente la humedad relativa, evitando eliminar el agua de la madera, y tratando de dilatar los poros. (Guerrero, 1980) 4.6.1.4 Secado después del punto de saturación de fibras (PSF).Se vuelve a eliminar el agua de la madera (se elimina agua de impregnación o higroscópica), se produce un aumento de la temperatura y una disminución brusca de la humedad relativa. (Guerrero, 1980) 4.6.1.5 Acondicionamiento.Se disminuye la temperatura y se aumenta la humedad relativa a los efectos de igualar el gradiente de Humedad dentro de cada pieza de madera. (JUNAC, 1989) 4.6.1.6 Uniformización.Se disminuye la temperatura y se aumenta la Humedad relativa a los efectos de igualar el contenido de humedad entre las piezas que conforman la carga de madera. (BOLFOR, 1998) 4.6.1.7 Enfriamiento.Se busca el equilibrio de la temperatura interna de la cámara con el medio ambiente exterior, se hace circular aire seco frío dentro de la cámara, se disminuye la temperatura y se baja humedad relativa. (BOLFOR, 1998) En el grafico siguiente se pueden observar las etapas de secado y como evolucionan a través del tiempo:

Fig. 8 Secado por evaporación, ciclo esquemático Fuente: Vargas, 2007

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1. Calentamiento 2. Etapas de secado A (antes del PSF) 3. Calentamiento intermedio 4. Etapa de secado B (después del PSF) 5. Acondicionamiento C 6. Enfriamiento D ECH. Equilibrio del contenido de humedad PSF. Punto de saturación de las fibras 4.6.2 Consideraciones al programar el secado.Antes de comenzar a realizar algún programa de secado debemos tener en consideración los siguientes aspectos. a) La especie.Esta dependerá si son del tipo coníferas o latifoliadas. (JUNAC, 1989) b) Sus características y propiedades físicas.Veremos su estructura, densidad y variación dimensional. (Matthei, 1994) c) El tipo y dimensiones de la madera.Corresponderá si la madera presenta albura, duramen o ambas, si es juvenil o madura, si pertenece a madera de reacción, sus escuadras y tipo de corte. (JUNAC, 1989) d) El sistema de secado.En Horno o Cámara, pueden ser del tipo Pre-secador, Deshumidificador, Alta temperatura, y convencional el cual puede ser del tipo Normal o Acelerado. (JUNAC, 1989) e) La relación entre equipos y factores.Se identifican los más importantes como son: Temperatura, Humedad relativa, Velocidad del aire, Gradiente de humedad, Gradiente de secado. (JUNAC, 1989) f) La calidad y destino de los productos.Esta última consideración se refiere si la madera será del tipo Estructural, si se va a clasificar según su apariencia y el destino de su mercado ya sea interno o externo. (Tomaselli, 1998) g) La Modelación del programa de Secado.Para la modelación y puesta en marcha del programa de secado en base a pérdida de humedad debemos tener en cuenta las siguientes variables para poder realizar los posteriores cálculos con los datos empíricos de las tablas que se asocian a estas variables:  especie  Densidad básica

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 Espesor de la tabla.  Temperatura inicial del proceso.  Temperatura final del proceso.  Velocidad de circulación del aire.  Humedad inicial de la madera.  Humedad final de la madera. (Tomaselli, 1998) 4.6.3 Ejemplo de programas de secado.Todos los programas de secado cumplen la misma función, controlar las variables que intervienen en un proceso de secado, con el objetivo de poder obtener madera seca, sin defectos y en el menor tiempo posible. (PIMES, 2007)

Los programas de secado, combinan de la mejor manera las variables de secado (temperatura, humedad de equilibrio de la cámara, humedad relativa, gradiente de secado) procurando lograr una condición propicia dentro de la cámara, para que la madera pueda eliminar el agua en el menor tiempo y con la mayor calidad. (PIMES, 2007)

Algunos ejemplos de programas utilizados en la mayoría de las cámaras de secado, se pueden observar a continuación: Ejemplo 1: Programa de secado sobre la base de temperatura, Humedad de equilibrio, gradiente de secado e intensificación.

Programa de secado para madera de 35 mm. De espesor Humedad Gradiente C de C de Equilibrio N N (%) Secado

Humedad de la Madera (%)

50 45 40 35 30 25 15

9,9 9,9 8 7,5 7 5 3,5

2,6 3 3 3 3 3 3

Intensificación

0 0 1 1 1 1 1

Tabla 1. Programa de secado Fuente: Bolzon, 1989

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Temperatura inicial: 60°C Temperatura final: 70°C Tiempo de calentamiento: 4 horas Tiempo de acondicionado: 6 horas Enfriamiento: 2 horas

Ejemplo 2. Programa de secado sobre la base de temperatura, humedad relativa, humedad de equilibrio, gradiente de secado. Porcentaje de

Temperatura

Humedad

(°C)

verde- 60 40 35 30 25 20 15

Humedad C C de Equilibrio Relativa (%) s (%) Humedad

68 70 72 74 78 80 85

75 68 65 60 53 48 41

Gradiente de Secado

11 10 9 8 7 5 5

5 4 4 3,5 3,5 3,5 3

Tabla 2. Programa de secado Fuente: Bolzon, 1989

Ejemplo 3. Programa de secado sobre la base de temperatura, humedad relativa, humedad de equilibrio, gradiente de secado. Fases

calentamiento secado

Humedad Tiempo AQ de La madera V horas V (%)

5 > 75 > 75 65 55 45 35 30 25 16

secado secado secado secado secado secado secado uniformizacion acondicionado enfriado

2 2 1

T°

Bulbo

T°

Bulbo

Humedad Humedad A de Relativa

Potencial A de Vaporización

Equilibrio

seco (°C) Húmedo(°C) A (%) A (%) secado 57 54 85 15,6 SI 60 51 60 8,8 8,5 61 51 56 8,1 8 63 50 48 6,9 7,9 65 51 48 6,6 6,8 65 50 45 6,3 5,5 65 50 45 6,3 4,8 63 47 40 5,9 3,6 63 41 30 4,0 2,2 63 61 90 17,2 SI 63 60 85 15 SI 50 48 89 SI Tabla 3. Programa de secado Fuente: Bolzon, 1989

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4.6.4 Aplicación del Programa de Secado.Los programas se aplican de acuerdo al contenido de humedad de las muestras de secado ubicadas dentro de la carga de madera. Para decidir cuándo deben cambiarse la condiciones del horno, se determina el contenido de humedad de la mitad más húmeda de las muestras; ese valor guía en todo momento los pasos del programa. Algunos operadores se guían por la muestra más húmeda y realizan los cambios cuando el nivel de humedad se acerca a uno o dos por ciento del valor de contenido de humedad especificado por el paso del programa. (BOLFOR, 1998)

Finalmente, otro tipo de cambio aconsejable es aumentar la temperatura del bulbo seco en las últimas etapas del secado. Después de que el contenido de humedad de las muestras ha bajado a 15% o menos, la temperatura se puede elevar sin mayores daños para la madera. (BOLFOR, 1998) 4.6.5 Modificaciones de los programas de secado.Una vez que el operador ha secado con un programa una serie de cargas de una especie, sin causar deterioro, puede proceder a modificarlo en forma sistemática para reducir el tiempo empleado en el secado. (PIMES, 2007)

Finalmente, otro tipo de cambio aconsejable es aumentar la temperatura del bulbo seco en las últimas etapas del secado. Después de que el contenido de humedad de las muestras ha bajado a 15% o menos, la temperatura se puede elevar sin mayores daños para la madera. (PIMES, 2007) 4.6.6 Optimización del proceso de secado.La optimización del proceso de secado, genera una mejora de la calidad del producto, una mayor utilización del volumen de cámara y una disminución del tiempo de secado. (Jiménez, 2003)

Las modificaciones en un programa de secado que se puedan efectuar durante el proceso pueden traer soluciones cuando se trabaja con mucho cuidado, pero generalmente, cuando los cambios de temperatura se realizan de manera brusca o excesiva pueden generar problemas en el material. (Jiménez, 2003)

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Un cambio de programa sobre la base del material que se está utilizando, optimiza el proceso de secado y mejora el tiempo de secado (lo disminuye) y se obtiene una madera de mejor calidad si se toman todos los recaudos necesarios. (Jiménez, 2003) 4.6.6.1 Variables que se deben tomar en cuenta para optimizar el proceso de secado. Las maderas blandas, secan más rápido que las maderas duras.  Las coníferas de crecimiento rápido secan más fácilmente que las de crecimiento lento, incluso de la misma especie.  Las latifoliadas de anillos porosos se comportan de forma opuesta al patrón citado para coníferas (su velocidad de secado es mayor cuanto menor sea el espesor del anillo de crecimiento).  Las latífoliadas de anillo poroso secan mas rápidamente por los extremos que las coníferas, por lo tanto el riesgo de rajaduras de extremos es alto.  La pérdida de humedad de las tablas de caras radiales es más rápido que las tablas de caras tangenciales.  La albura seca más rápido que el duramen.  La albura colapsa en menor proporción que el duramen.  La madera con grano entrelazado y revirado es más propensa a los alabeos.  Las rajaduras se originan en los radios debido a la naturaleza débil de los mismos, durante el proceso de secado.

4.7 Secado artificial en hornos.El secado artificial surgió como respuesta a las deficiencias del secado natural. Por medio de aparatos e instalaciones especiales, se establecen en recintos cerrados condiciones climáticas diferentes a las condiciones atmosféricas normales. Mediante ventiladores, se produce un flujo de aire estable que circula a través de las pilas de madera, con temperatura y humedad relativa controladas de acuerdo a programas preestablecidos según especies y dimensiones de la madera en proceso de secamiento. (JUNAC, 1989)

La velocidad de secado se puede incrementar, elevando la temperatura tanto como sea admisible para cada especie en particular sin ocasionar daños de consideración. De la misma manera, se puede controlar la humedad relativa del aire de tal forma que los gradientes de humedad no produzcan esfuerzos de tensión causantes de grietas y deformaciones. (Vargas, 2007)

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El secado artificial, además de reducir considerablemente el tiempo de secado y de restringir la producción de defectos, permite alcanzar contenidos de humedad tan bajos como sean requeridos de acuerdo con el uso final de la madera. (Bittencourt, 1988)

La importancia del secado artificial es que con estos métodos se reducen los tiempos de secado, además de reducir los costos de transporte, las propiedades de resistencia son mejoradas en general, salvo al impacto o al choque, mejora la capacidad de resistencia a la mayoría de hongos e insectos, mejora el cepillado, lijado y a las aplicaciones de colas y pinturas. (Vargas, 2007)

Hoy en día es uno de los procesos más utilizados en empresas que figuran con gran producción, teniendo en cuenta los tres factores limitantes de este aceleramiento, que son la velocidad del aire circulante, la humedad relativa y la temperatura. (JUNAC, 1989) 4.7.1 Secado artificial convencional.El secado convencional se desarrolla en recintos cerrados dentro de los cuales se establecen climas artificiales progresivamente más calidos y más secos. (JUNAC, 1989)

Cada clima o etapa del secado se mantiene durante un determinado lapso, de acuerdo con un programa predeterminado experimentalmente según el tipo y dimensiones de la madera. Como los cambios climáticos inducen contenidos de humedad de equilibrio cada vez más bajos, en las piezas de madera se genera un gradiente de humedad que determina la velocidad de difusión del agua, del interior hacia la periferia. (Vignote, 2000)

Los recintos en los cuales se lleva a cabo el secado convencional, se conocen como hornos o cámaras de secado, los que además de ventiladores u otros sistemas de inyección de aire o ventilación poseen elementos de calefacción, humidificación, control y registro de las condiciones ambientales, tales como la humedad relativa del aire, la temperatura y el contenido de humedad en diferentes tablas (muestras). Estos equipos varían en los diferentes tipos de cámaras e inciden directamente en la eficiencia y calidad del proceso. (PIMES, 2007)

El secado convencional es el sistema de secado mas generalizado a nivel mundial y se distinguen varias formas, según la intensidad de la temperatura aplicada y las características de las instalaciones. (JUNAC, 1989)

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4.8 Bases físicas del secado.4.8.1 Control del Proceso.Para un adecuado proceso de secado de madera, deben usarse los valores de la temperatura y humedad relativa que experimentalmente ya se han determinado para cada especie de madera. En la mayoría de los secaderos de madera, la humedad relativa se mide a través del "Bulbo Húmedo" que es una medida termodinámica de la humedad contenida en el aire. Este parámetro se mide con un aparato llamado Psicrómetro que es sencillo y fácil de usar. Esta constituido por dos termómetros, en uno de los cuales el bulbo Permanece siempre seco e indica la temperatura real del aire. El otro, llamado termómetro de bulbo húmedo, mantiene su parte sensitiva cubierta por una tela de algodón húmeda, altamente absorbente. El agua que conserva húmeda esta tela se mantiene en un nivel constante en un recipiente colocado debajo. Todas las tablas de secado están basadas en los valores de "Bulbo Seco" o temperatura y "Bulbo Húmedo" ó humedad. (Vargas, 2007) 4.8.2 Factores que influyen en el secado de la madera.Tanto en el secado en estufa como en el secado al aire, el agua es removida de la superficie de la madera por evaporación. La velocidad de evaporación es controlada por la temperatura, la humedad del ambiente y la velocidad del aire que pasa a través de la pila de secado. Para entender la mecánica del proceso es por lo tanto necesario familiarizarse con las leyes de la evaporación y sus relaciones con sus parámetros de control. (Vargas, 2007)

4.8.2.1 Temperatura.El calor es la fuente de la que las moléculas de agua en la madera adquieren la energía cinética necesaria para la evaporación. La velocidad de esta depende de la cantidad de energía suministrada por unidad de tiempo y de la capacidad del medio (aire) para absorber la humedad liberada por la madera. De lo anterior puede concluirse que la temperatura es un factor de aceleración de la evaporación ya que, cuanto mas elevada sea la temperatura del ambiente que rodea la madera, mas intensa será la evaporación puesto que el aire podrá absorber mas humedad. (Jiménez, 2003)

Es importante también tener en cuenta que la temperatura, conjuntamente con la humedad relativa, son los elementos que determinan el clima dentro de una secadora y el equilibrio del contenido de humedad de la madera. (Vargas, 2007)

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En el secado artificial convencional, el calor se transmite a la madera por convección. El efecto que podría producir una diferencia significativa entre la temperatura del aire en circulación y la de la superficie de la madera, prácticamente se anula durante el secado en cámaras, al no existir la radiación directa. (JUNAC, 1989)

En el secado al aire, cuando la madera está expuesta a la radiación directa del sol, la temperatura superficial de las piezas de madera puede llegar a ser muy superior a la temperatura del aire en circulación. Esta situación generalmente propicia condiciones de secado muy severas, que se manifiestan en defectos en la madera como torceduras, grietas, rajaduras en los extremos. (Vargas, 2007) 4.8.2.2 Humedad relativa.Es la relación entre la cantidad de vapor de agua contenida en el aire y la máxima cantidad que puede contener a la misma temperatura. Si aumentamos la temperatura, aumenta la capacidad del aire de contener vapor de agua, lo que quiere decir que puede absorber mayor cantidad de vapor de agua de la madera. Igualmente si extraemos vapor de agua del aire, bajamos su humedad relativa y aumenta la capacidad de sacar vapor de la madera. A una humedad relativa dada, hay un valor de equilibrio de la humedad de la madera. De allí ya no pierde más humedad. Por eso es que tenemos que ir variando las condiciones del ambiente a medida que la madera se vá secando. Si la HR disminuye, también lo hace la humedad de la madera y si la HR aumenta, la humedad de la madera también aumenta, procesos que se desarrollan a temperatura constante. (Torres, 2008) 4.8.2.3 Velocidad del aire.La circulación del aire es otro de los elementos que actúa sobre la velocidad de evaporación del agua durante el proceso de secado de la madera. La circulación de aire fresco a través de una pila de madera y la expulsión de la humedad son condiciones necesarias para asegurar la remoción del exceso de humedad dentro de un secadero y así mantener las condiciones de humedad relativa deseadas. (Torres, 2008)

La velocidad del aire dentro de una pila tiene como funciones principales, transmitir la energía requerida para calentar el agua contenida en la madera, facilitando así su evaporación y transportar la humedad saliente de la madera. (Inzunza, 2004)

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Experimentalmente se ha demostrado que se obtienen condiciones óptimas de secado en la mayor parte de los casos, cuando el aire circula en una pila a una velocidad relativamente alta. Actualmente se trabaja con velocidades de aire a través de la estiba de alrededor de 5m/seg. para maderas de secado rápido. Para maderas de mayor densidad y secado lento se recomiendan velocidades de 2 m/seg. Si se utilizan velocidades mayores sin un debido control puede comprometerse la calidad de la madera por cuanto se acelera considerablemente la tasa de evaporación del agua, generándose un gradiente de humedad muy alto entre la superficie de la madera y su parte interna. (Inzunza, 2004)

Podemos decir que las ventajas de velocidades altas del aire dentro de un secadero disminuyen considerablemente cuanto mayor sea el espesor de las piezas de madera, cuanto menor sea el contenido de humedad inicial, cuanto menor sea la temperatura inicial y cuanto mayor sea la densidad de la madera. (Viscarra, 1998)

Una vez bajado el contenido de humedad por debajo del punto de saturación de las fibras, se puede reducir la velocidad del aire considerablemente, sobre todo para maderas duras y de difícil comportamiento en el secado. En el caso ideal se debe variar la velocidad de giro de los motores durante el proceso de secado, tomando en cuenta el comportamiento específico de la madera a secar (Especie, espesor, contenido de humedad). (Viscarra, 1998)

4.8.2.4 Contenido de humedad de equilibrio.La madera es un material higroscópico que reacciona siguiendo las leyes que rigen para los cuerpos porosos. (Vargas, 2007)

Cuando una pieza de madera se deja suficiente tiempo en un ambiente cuyas características de temperatura y humedad relativa permanecen constantes, se establece un equilibrio entre la presión parcial del vapor de agua en el aire y la que existe en el interior de la pieza de madera. Cuando este equilibrio es alcanzado, la humedad de la madera no varía más y se dice que ha llegado al contenido de humedad de equilibrio o humedad límite. Este contenido de humedad permanecerá constante mientras las características del aire que rodean a la madera no cambien. (Vargas, 2007)

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Es importante anotar que este equilibrio no se alcanza instantáneamente y el tiempo empleado depende de varios factores, tales como la densidad de la madera, el espesor, la cantidad y calidad de sustancias extractivas presentes, la humedad inicial. (Viscarra, 1998) 4.8.3 Gradiente de Secado de Maderas.El gradiente de secado de madera es la relación entre la humedad contenida en la madera y la humedad de equilibrio en ese ambiente. Este es el criterio más importante para un adecuado proceso de secado de madera en hornos. (Vargas, 2007)

Un gradiente muy bajo puede prolongar el tiempo de secado de la madera excesivamente, mientras que un gradiente muy alto aceleraría mucho el proceso pero seguramente traería consecuencias graves en la calidad de la madera ó la interrupción del secado de la madera. (Viscarra, 1998)

Los valores normales están entre 1,5 y 2,5 dependiendo de la especie. En piezas muy gruesas no se pueden usar gradientes altos ya que la diferencia entre el centro de la pieza, que está húmedo, y la superficie, que tiene una humedad de equilibrio de acuerdo al ambiente, es muy alta y provoca esfuerzos que dañan la madera ó interrumpen el secado. (Vargas, 2007) 4.9 Cámaras de secado.Son en principio, unos cuartos sellados herméticamente, equipados con un sistema de calefacción (normalmente radiadores), ventiladores para la circulación del aire, equipos de humidificación, válvulas para el intercambio del aire con cierres de mariposas y equipo para controlar y variar el clima dentro del secadero (temperatura y humedad relativa del aire). (Tuset, 1989) 4.9.1 Partes constitutivas de la cámara.4.9.1.1 Portones de carga frontal o lateral, de aluminio, que garantizan una perfecta hermeticidad. Esta opción depende de los espacios disponibles y del volumen de madera a secar. (Torres, 2007) 4.9.1.2 Puertas de servicio o inspección, que se utilizan para el control del material en proceso

de

secado,

mantenimiento

o

reparación

de

imprevistos.

Estas

puertas,

independientemente del material de que sean construidas las cámaras, son de aluminio,

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provistas de un sistema de apertura - cierre de accionamiento interior/ exterior, para garantizar la seguridad del personal que trabaja en las instalaciones. (PIMES, 2007)

4.9.1.3 El techo del secadero, en una construcción tradicional pueden ser de mampostería, opción para los secaderos pequeños, o metálico hecho de componentes como un secadero de metal. Internamente los secaderos poseen un cielorraso o falso techo que separa la zona de carga del entretecho, donde se ubican los elementos que componen el sistema de circulación de aire (ventiladores) y los elementos del sistema de calefacción. (JUNAC, 1989) 4.9.1.4 Las fijaciones de la estructura ó a la estructura, están realizadas con bulones de acero inoxidable para evitar oxidaciones, producto de los ácidos que se desprenden durante el proceso, ó corrosión galvánica con el aluminio. (JUNAC, 1989) 4.9.1.5 El piso del secadero, debe ser de hormigón para soportar condiciones de temperaturas hasta 90ºC, humedad de 100% y clima agresivo por los ácidos y otros elementos que salen de la madera. Es imprescindible que posea un declive de cómo mínimo de 1%, de manera de eliminar el agua de condensación. (Torres, 2008)

Fig. 9 Equipamiento de las cámaras de secado Fuente: Pimes, 2007

Alcoba Campos Roberto, 2009

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4.10 Equipamiento de las cámaras de secado.4.10.1 Medios de calentamiento.- El calentamiento debe efectuarse en forma indirecta. Para esto, se usan varias fuentes de calor tales como gases calientes, aire o vapor, siendo este el mas común, la utilización de la energía eléctrica es una excepción; se usa solo en casos especiales. (PIMES, 2007)

El calentamiento del aire dentro de la cámara se hace a través de radiadores que conducen el calor a la cámara. Existen varios tipos de superficies de radiadores, tales como resistencias eléctricas, tubos para gases calientes, radiadores para vapor y agua caliente. (Viscarra, 1998)

Los radiadores constan de varios tubos con diámetros entre 2 y 7 cm. Que están conectados en los extremos a otros de mayor diámetro, uno para alimentar el vapor y otro para el drenaje de los condensados. Estos radiadores deben tener aletas en forma de láminas o espirales denominados serpentines. Estos serpentines incrementan la superficie de radiación de los tubos lisos de 5 a 8 veces. Con el objeto de mejorar la eficiencia y prolongar su duración, sin necesidad de mantenimiento frecuente, se han diseñado serpentines con la tubería interna en acero y las aletas de aluminio (tubos bimetalitos). (JUNAC, 1989) 4.10.2 Dispositivos para control de la temperatura.- El control de la temperatura dentro de un secador, se efectúa mediante un termostato y se puede tomar como referencia la indicación del termómetro seco del psicrómetro. Los termómetros mas utilizados son aquellos de lectura directa, de mercurio o bimetalicos, el bulbo sensor se localiza en la parte media de la cámara en uno de los pasillo laterales, debe situarse en el pasillo de entrada de aire, colocado paralela o perpendicularmente a la pared, en un sitio donde la circulación del aire no este obstruida. El funcionamiento de estos equipos debe ser verificado por un termómetro patrón. (Peredo, 1988)

La temperatura se incrementa mediante el accionamiento de los serpentines o radiadores de calor. Este accionamiento debe hacerse automáticamente mediante los termostatos y moto válvulas correspondientes. (Peredo, 1988) 4.10.3 Dispositivos para control de humedad relativa.- la humedad relativa dentro de un secador se puede medir con un psicrómetro, verificando la diferencia de lecturas entre los termómetros de bulbo húmedo y bulbo seco. (JUNAC, 1989)

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Cuando el control se hace con termómetros de bulbo húmedo y seco, la lectura del termómetro húmedo debe ser lo mas preciso posible. Esto implica que el recipiente de agua y la mecha de algodón o gasa que lo mantiene húmedo, deben estar libre de incrustaciones que alteren la lectura. Los dos bulbos deben ubicarse en el mismo sitio. (JUNAC, 1989)

Durante el desarrollo de un programa de secado, la madera aporta permanentemente vapor de agua al interior de la cámara; es decir, contribuye a elevar la humedad relativa del aire. La salida del aire húmedo y entrada de aire fresco se realiza a través de las ventilas. (BOLFOR, 1998)

La inyección de humedad al interior de las cámaras es necesaria solo en pocas etapas del secado. Algunas veces, al comienzo del secado

y en las etapas intermedias, se aplican

tratamientos para prevenir o evitar daños ocasionados por tensiones de secado. Al final del secado, cuando se aplica el tratamiento de homogenización de la humedad y equilibrio de tensiones, casi siempre es indispensable inyectar vapor o aspersar agua para incrementar la humedad relativa. (Tomaselli, 1998) 4.10.4 Ventiladores.- Los motores se localizan sobre el techo de la cámara o dentro de ella. Cuando se ubican exteriormente, la transmisión de los ventiladores se hace con poleas a través de la placa del techo. Si se hace transmisión directa se localizan internamente, pero tienen que estar construidos en tal forma que soporten humedades y temperaturas muy altas. La función principal de los ventiladores es repartir y hacer circular el aire caliente por medio de las pilas de madera. (BOLFOR, 1998)

No debe olvidarse la lubricación de los rodamientos y la revisión de estos y de los ejes, para evitar vibraciones y daños que causen interrupciones durante el proceso. Tampoco se debe olvidar la colocación de deflectores (bafles) para la orientación del flujo de aire y para cubrir espacios vacíos entre o en las pilas. (Torres, 2008) 4.10.5 Sistema de humidificación.- Son equipos destinados a inyectar vapor de agua, cada vez que requiera el proceso de secado. Este instrumento esta constituido por sensores de humedad y unos serpentines de calor, el funcionamiento de este sistema es bastante complejo ya que es muy importante para controlar la humedad relativa en el interior de la cámara. (JUNAC, 1989)

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4.10.6 Ventilas.- Las ventilas sirven para renovar el aire de las cámaras y controlar la humedad relativa interior. Estas ventilas pueden ubicarse sobre el techo o en la parte superior de las paredes. Casi siempre se abren o cierran con un dispositivo automático que recibe órdenes del sistema de control (psicrómetro u otro instrumento de control automático). (BOLFOR, 1998) 4.11 Selección de la madera y apilado.La duración del secado de la madera aserrada es exponencialmente proporcional a su espesor. Por tal razón es conveniente reaserrarla, antes del secado, a espesores cercanos a los requeridos durante su posterior utilización. Asimismo, es conveniente eliminar toda irregularidad que afecte tanto la duración como la calidad del secado. (Vargas, 2007) 4.11.1 Clasificación.Antes de apilarla definitivamente, la madera debe ser

seleccionada y agrupada según lo

criterios que se presentan a continuación: Especie, Calidad, Dimensiones, Estado fitosanitario, Contenido de humedad inicial, Contenido de humedad final. (Viscarra, 1998) 4.11.2 Apilado.La homogeneidad del secado depende de la uniformidad del paso del aire a través de la pila, por lo cual es esencial un correcto apilado. El apilado horizontal es el sistema tradicional en el secado artificial convencional. (Vargas, 2007) A continuación se presentan algunas de las principales consideraciones respecto al apilado de la madera: 4.11.3 Listones separadores.Para el secado artificial se requiere una apreciable cantidad de separadores y su reposición es generalmente costosa. Según la experiencia, es mucho más ventajoso utilizar separadores obtenidos de madera densa, con grano recto y libre de defectos. Los listones se deben obtener de madera previamente secada para evitar manchas y distorsiones de las piezas de secamiento. En algunas instalaciones, se usan separadores de materiales distintos a la madera como el aluminio, o provenientes de productos de madera como contrachapados con resina fenolica. (Vignote, 2000)

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La separación de la madera juega un papel decisivo en conseguir una correcta distribución del aire, por lo que es necesario establecer sistemas adecuados de separación, tanto manuales como en automático, que permitan un correcto alineado y distribución de los separadores. Una correcta distribución, evitara la presencia de deformaciones producidas por un reparto desigual de la masa en las pilas. Además, proporcionara una estabilidad estructural en el apilado de los paquetes de madera, evitando los riesgos de desplome durante el proceso de secado. (BOLFOR, 1998) 4.11.4 Tamaño de separadores.La longitud de los separadores depende en todos los casos del ancho de la pila. En cambio, el ancho y el espesor de los separadores tienen que ver con el tipo de madera y su espesor. En las maderas latifoliadas se usan listones con anchos entre 20 y 30 mm. Para coniferas el ancho tiene un promedio de 50 mm. Pero puede llegar en casos especiales a 100mm. Para aquella madera de baja dureza. (Klitzke, 2005)

Para cada espesor de la madera se recomienda un grosor de separador. A mayor espesor de la madera, mayor espesor del separador y mayor separación entre estos. En el distanciamiento entre separadores es necesario tener en cuenta la propensión de la especie de madera o presentar deformaciones, de modo que, a mayor riesgo de deformación mayor numero de separadores deben colocarse independientemente del espesor. (Klitzke, 2005) Espesor de S las Tablas (m.) menos de 20

20-25 40-50 50-60 65-80 mas de 80

Espesor de A A los Distancia entre Separadores A Separadores A A (mm.) A (mm.)

20 25 30 35 40 45

300-400 400-500 500-600 700-800 900 1000

Tabla 4. Dimensiones de los separadores según el espesor de la madera Fuente: Vargas, 2007

Los separadores deben proceder de madera de buena calidad, libre de defectos

y de

deformaciones. Preferentemente se utilizara de coniferas o de especies claras para evitar la presencia de manchas en las tablas. Las dimensiones serán iguales para evitar alteraciones en el apilado. El contenido de humedad de estos separadores debe estar próximo a la humedad final de secado, para evitar deformaciones debidas a contracciones de separadores verdes. (Vargas, 2007) Alcoba Campos Roberto, 2009

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4.11.5 Disposición, espaciamiento y alineación de los separadores.La correcta colocación de los separadores reduce las deformaciones, grietas y rajaduras. Los separadores correspondientes a los extremos de las tablas deben colocarse formando un solo plano con las caras transversales de ellas. De esta forma se reduce la velocidad del secado longitudinal y se disminuye la tendencia al abarquillado y al agrietamiento. (Torres, 2008)

El espaciamiento entre separadores depende del espesor de las tablas, de su resistencia al aplastamiento y de su tendencia a deformarse. Mediante un apropiado alineamiento de los pisos de listones separadores, se evitan los defectos por torceduras y curvaturas en las tablas de las partes inferiores de las pilas. (JUNAC, 1989) 4.11.6 Carguió de la madera.Una buena parte de la degradación y desperdicio de madera que se produce en el proceso de secado se debe a menudo al apilamiento inadecuado de las tablas aserradas. Por lo tanto, es esencial respetar ciertas reglas para apilar o “encastillar” la madera. (Vargas, 2007)

Las pilas se colocaran perpendiculares al flujo del aire. De esta forma, se pone en contacto la mayor superficie posible de madera con el aire seco procedente de las baterías intercambiadoras de calor. Se colocaran durmientes en los paquetes para permitir el manejo de los mismos, por medio de equipos de elevación, alineados perfectamente con los separadores para evitar deformaciones de las tablas. (Torres, 2008)

Los siguientes puntos son claves durante el apilado de la madera con el objetivo de garantizar el posterior éxito del secado. Aunque sencillos, muchas veces no están incorporados en la práctica del secado observada en empresas madereras del país:  Apilar únicamente aquellas tablas cuya calidad permitirá obtener un producto secado vendible.  Para la mayor parte de las especies, encastillar solamente tablas que han sido aserradas en sus cuatro canto; las tensiones de crecimiento son generalmente demasiado severas para que tablas sin cantear se sequen sin rajar o distorsionar.  Preparar los castillos sobre una base firme con soportes que aseguren que la primera camada de tablas se mantenga perfectamente horizontal.

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 Cuidar que la primera y ultima camada este compuesta de tablas del largo total del castillo.  Después de colocar cada camada de tablas, asegurar que los separadores estén alineados verticalmente con respecto a los soportes en la base del castillo.  Alinear verticalmente las tablas que se colocan en los bordes del castillo (adelante y atrás); si es posible, utilizar tablas de igual largo que el castillo para este fin.  Alinear verticalmente el castillo en sus dos extremos laterales; para ello, colocar las tablas de largo inferior al del castillo en cada extremo, alternativamente.  Apilar únicamente tablas de una especie y un espesor por castillo y, de preferencia, de un solo ancho (salvo lo señalado en el punto referido a uso de maderas de bosque natural tropical).  Utilizar madera de espesor uniforme para los separadores y soportes, de preferencia secada y cepillada.  Aplicar cintas de fibra de vidrio (reciclable) en ambos extremos del castillo para asegurar que el mismo no se desordene durante su manipulación. (Vargas, 2007) 4.12 Etapas del Secado.4.12.1 Precalentamiento.En esta etapa, la temperatura en la cámara debe subir lentamente al nivel deseado, este incremento de la temperatura debe ser uniforme y lento, evitando en lo posible la entrega de humedad a la madera, el clima de precalentamiento depende de la especie de la madera, de la humedad inicial y del medio de pulverización. (Inzunza, 2004) 4.12.2 Calentamiento.Una vez alcanzada la temperatura deseada de aire, es el comienzo de esta fase, teniendo como objetivo el calentamiento a fondo y uniforme de la sección de la madera. Para la fase de calentamiento hay que tomar en cuenta como mínimo una hora por cada 10 mm. de espesor para coníferas y latifoliadas fáciles, y dos horas y media para latifoliadas difíciles por cada 10 mm. de espesor para el calentamiento. (Inzunza, 2004)

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4.12.3 Secado.Se inicia una vez terminada la fase de calentamiento, el objetivo de esta fase es secar lo más rápido posible por medio del aumento de la temperatura y de la reducción de la humedad del aire en forma gradual conforme con lo establecido en el programa. (Klitzke, 2005)

Esta etapa de secado se puede subdividir en dos fases: Secado antes del punto de saturación de las fibras, en esta fase es donde se produce la extracción del agua libre de la madera, teniendo mucho cuidado con la humedad relativa del aire y de no utilizar temperaturas muy elevadas. (Klitzke, 2005)

Secado después del punto de saturación de las fibras, Una vez alcanzado el PSF, la madera es más rígida a la entrega del agua retenida y produce que la etapa de secado disminuya su velocidad, para que esto no suceda, se aumenta la temperatura mientras que la humedad relativa del aire se disminuye. (Klitzke, 2005) 4.12.4 Acondicionamiento.Esta etapa está constituida por dos fases distintas conocidas como ecualización y acondicionamiento. La primera de ellas tiene como objetivo uniformar la humedad de la carga en torno a la humedad del medio pre-establecido, esto se logra a través de la elevación de la humedad relativa del aire después de la última fase de secado. (Bolzon, 1989)

El acondicionamiento tiene como función homogenizar la humedad dentro de la madera y reducir o eliminar las tensiones internas de cada pieza de la carga que se desenvuelven en el secado, para esto se aumenta la humedad relativa del ambiente en la cámara de secado. (Bolzon, 1989) 4.12.5 Enfriamiento.Es la última etapa del proceso, se debe evitar la abertura de la cámara con altas temperaturas para que así no se produzca un choque térmico en la carga, lo cual podría generar grietas superficiales, se debe mantener la humedad de equilibrio utilizada en la etapa de acondicionamiento y bajar la temperatura gradualmente. (BOLFOR, 1998)

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4.13 Defectos del proceso de secado.El secado previo de la madera antes de usarla es indispensable para casi todos los usos y todas ellas sufren durante este proceso un cambio en sus propiedades naturales, que producen tensiones y causa deformaciones e inclusive grietas, estos visibles cambios de forma se conocen como “defectos del secado”. (JUNAC, 1989)

Estos defectos del secado son todas aquellas imperfecciones que se presentan en una pieza de madera durante el proceso de secado al aire o al horno, disminuyendo su calidad y afectando en mayor o menor grado su valor. (Juacida, 1986)

Aunque algunos de estos defectos no pueden evitarse, una buena práctica de secado puede recudir su magnitud a un mínimo. Por otra parte, un secado apropiado de la madera repercute en un incremento de su valor, ya que por medio de este proceso se transforma la madera verde y húmeda en un producto industrial que sirve como materia prima para muchos otros productos. (Juacida, 1986)

Los principales defectos de secado que se pueden distinguir son los siguientes: 4.13.1 Tensiones del secado.4.13.1.1 Endurecimiento.El endurecimiento, es cuando el gradiente de secado es alto y la diferencia de humedad entre el centro de la pieza y su

superficie

también

es elevada, la pieza trata de

contraerse externamente, y si esa tensión supera la resistencia natural de la pieza a ese tipo de esfuerzo, los poros de la pieza se cierran y el secado se bloquea. También puede provocarse una cristalización de la superficie debido a la poca situación

se

evidencia

humedad en ella.

Esta

cuando al aserrar longitudinalmente una tabla, las piezas

resultantes de curvan hacia afuera ó hacia adentro, dependiendo de la etapa del secado. (Viscarra, 1998)

En el caso "a" es tensión externa y compresión en el centro que ocurre antes del Punto de Saturación de la Fibra (P.S.F, aprox. 28% de Humedad). En el caso "b" es tensión interna y compresión externa que ocurre por debajo del P.S.F. o sea en las últimas etapas del secado. (JUNAC, 1989)

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El endurecimiento durante el secado artificial, es una consecuencia de una gradiente fuerte de contenido de humedad en una pieza de madera donde las capas superficiales han perdido mucho agua, mientras que el centro permanece todavía húmedo. (JUNAC, 1989)

Fig. 10 muestras de endurecimiento Fuente: JUNAC, 1989

Este defecto se debe a la aplicación de un programa de secado severo al iniciarse el proceso, alta temperatura y gran diferencia psicrometrica. Bajo estas condiciones climáticas, las capas superficiales de la madera pierden rápidamente agua alcanzando un contenido de humedad menor que el correspondiente al punto de saturación de las fibras, iniciándose por lo tanto una contracción en las capas superficiales y originándose esfuerzos de tensión perpendicular al grano. (Juacida, 1986)

Hacia el centro de la pieza de madera y como respuesta a los esfuerzos de tensión desarrollados en la superficie, se generan esfuerzos de compresión. Cuando estos esfuerzos combinados no sobrepasan el límite proporcional, no se aprecia defecto alguno. Pero cuando las tensiones sobrepasan este limite, la madera se endurece en tal forma que la parte central de la pieza no se seca más, o lo hace muy lentamente debido a la interrupción del flujo de vapor de agua del interior hacia el exterior. En estos casos, para continuar con un “secado natural”, hay que humedecer la madera mediante un vaporizado adecuado. (Juacida, 1986) a) Evaluación de las tensiones.-

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Fig. 11 prueba de tenedor Fuente: JUNAC, 1989

a) se debe eliminar los elementos 2 y 5 de la probeta. b) probeta de tenedor de una tabla libre de tensiones. c) probeta de tenedor mostrando un secado parcial en las partes exteriores. d) probeta de tenedor mostrando las tensiones fuertes al final del secado. e) probeta de tenedor al final de un acondicionamiento excesivo. f) deformación de una tabla sin acondicionamiento correcto cortado por la mitad.

Si en el corte de los tenedores, los dedos o pinzas se curvan adentro, el acondicionamiento debe continuar. Si las pinzas se curvan hacia afuera el acondicionamiento fue excesivo, la madera debe resecar. Si las pinzas se mantienen derechas la madera está libre de tensiones y se puede dar por terminado el secado. (BOLFOR, 1998)

La evaluación final de las tensiones debería realizarse cuando la carga ha enfriado (unas 24 horas después de apagado el horno). En este caso emplear las muestras de secado disponibles y algunas tablas elegidas al azar, donde se debe determinar también el contenido de humedad y su distribución a través de la sección de la pieza. (BOLFOR, 1998) 4.13.1.2 Contracción anormal o colapso celular.El colapso celular es el resultado de la aplicación de un programa de secado muy severo en (gradiente de secado muy alto) en madera muy húmeda, es decir que tiene todas sus cavidades llenas de agua libre. (Vargas, 2007)

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El colapso es una contracción anormal y generalmente se puede observar en aquellas especies muy impermeables, un ejemplo típico es el Eucalyptus. Se produce cuando se inicia un proceso de secado con un gradiente muy fuerte, en maderas con paredes celulares muy delgadas y con una resistencia mecánica menor que las tensiones que se forman en los meniscos de los capilares, como consecuencia de la evaporación en la superficie de las piezas. (JUNAC, 1998)

El colapso provoca una tensión irregular de la madera. Se inicia a un contenido de humedad por encima del punto de saturación de fibras. Estas irregularidades se puede observar en la Fig. 12. Cuando el colapso se encuentra en un estado avanzado, se producen grietas internas, que pueden reconocerse exteriormente por una severa contracción o por una deformación irregular de la madera en su sección transversal. (Juacida, 1986)

El colapso puede evitarse realizando un secado suave, hasta que la madera pueda perder gran parte del agua libre, cuando observamos la presencia de colapso en la madera, podemos corregir el mismo con un buen vaporizado, elevando de esta manera la humedad relativa dentro de la cámara. (Juacida, 1986)

Fig.12 Manifestación del colapso en un despiece radial Fuente: Juacida, 1986

4.13.1.3 Grietas superficiales y en los extremos.Las grietas en la superficie y en los extremos de las piezas de madera aserrada se presentan con mayor frecuencia en las primeras etapas del secado, cuando se aplica un gradiente de secado alto, es decir, cuando la diferencia psicrometrica es muy grande. (Vargas, 2007)

La causa de la formación de estas grietas es el secado rápido de la superficie de la madera y de las capas adyacentes y la consiguiente contracción de esta zona. Esta contracción no se puede desarrollar en toda la pieza debido a que la madera húmeda de las zonas internas lo impide. Como consecuencia de este fenómeno se forman tensiones superficiales en la dirección

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perpendicular al grano, que pueden ser tan grandes que excedan la resistencia de la madera en esta dirección, formando las grietas. (Vargas, 2007)

Las medidas preventivas, para evitar la formación de grietas superficiales y en los extremos, son muy importantes y relativamente baratas. En todos los casos, la inversión realizada para esta protección es inferior a la ganancia obtenida por la reducción de los defectos. Algunas de las medidas sugeridas son las siguientes:  Evitar la radiación directa del sol sobre la madera. Una pieza recién cortada es muy propensa al agrietamiento superficial, cuando esta expuesta a la acción directa del sol.  Evitar la acción de corrientes secas y fuertes sobre la madera húmeda.  Proteger los extremos de las piezas de madera con un producto que evite la rápida evaporación de la humedad en sentido longitudinal.  Para maderas muy valiosas se puede aplicar un tratamiento de polietilenglicol a las piezas húmedas. (Viscarra, 1998) 4.13.1.4 Grietas internas.Un severo endurecimiento superficial puede traer como consecuencia la formación de grietas internas. Esto ocurre cuando los esfuerzos de tensión perpendicular al grano y de cizalladura son superiores a la resistencia de la madera. La madera que presente este defecto prácticamente no tiene uso. (Peredó, 1988)

En maderas sensibles se producen cavidades en forma de panal, que son visibles cuando la pieza es reaserrada. Las maderas con radios medulares pronunciados también tienen la tendencia a producir grietas internas en forma de panales. (Peredó, 1988)

Las grietas internas pueden atribuirse a un control incorrecto del proceso de secado y pueden evitarse por medio de la selección de un programa de secado adecuado. Como son consecuencia del endurecimiento superficial, este debe detectarse a tiempo y eliminarse para evitar de este modo su aparición. (Álvarez, 1992) 4.13.1.5 Alabeos.El alabeo o combado de piezas de madera durante el secado, se debe a sus propiedades de contracción. Hasta cierto punto, puesto que se debe a una propiedad natural, no puede

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catalogarse estrictamente como un defecto, sin embargo, debe ser el propósito de cada operación de secado mantener estas deformaciones dentro de ciertos límites. (JUNAC, 1989)

El alabeo se define como la deformación que experimenta una pieza de madera por la curvatura de sus ejes longitudinal, transversal o de ambos. (JUNAC, 1989)  Según la deformación que presente la pieza, se consideran los siguientes tipos de alabeo: a) Abarquillado.- Es el alabeo de las piezas cuando las aristas o bordes longitudinales no se encuentran al mismo nivel que la zona central. Se reconoce cuando al colocar la pieza de madera sobre una superficie plana, apoyara la parte central de la cara quedando levantados bordes, presentando un aspecto cóncavo o de barquillo. (Viscarra, 1998) b) Arqueadura.- Es el alabeo o curvatura a lo largo de la cara de la pieza. Se reconoce cuando al colocar la pieza sobre una superficie plana, se observa una luz o separación entre la cara de la pieza de madera y la superficie de apoyo. (Viscarra, 1998) C) Encorvadura.- Es el alabeo o curvatura a lo largo del canto de la pieza. Se reconoce cuanto al colocar la pieza de canto sobre una superficie plana, se observa una luz o separación entre el canto de la pieza de madera y la superficie de apoyo. (Viscarra, 1998)

d) Torcedura.- Es el alabeo que se presenta cuando las esquinas de una pieza de madera no se encuentran en el mismo plano. Se reconoce cuando al colocar la pieza sobre una superficie plana, se observa el levantamiento de una o más aristas en diferentes direcciones. (Viscarra, 1998)

Fig. 13 Abarquillado en la madera Fuente: Viscarra, 1998

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Fig. 14 Arqueadura en la madera Fuente: Viscarra, 1998

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Fig. 15 Encorvaduras en la madera Fuente: Viscarra, 1998

Fig. 16 Torcedura en la madera Fuente: Viscarra, 1998

4.13.1.6. Defectos ocasionados por ataque de hongos.a) Manchas.- Las manchas son causadas por hongos que crecen en la madera. Están limitadas mayormente a la albura y son de varios colores. La llamada “mancha azul”, cuyo color varia de azul claro a negro azulado, es la mas común. Con excepción de la resistencia a la tenacidad, la mancha azul tiene poco efecto sobre las propiedades de resistencia de la madera, aunque disminuye su valor en aquellos casos en los cuales el color es una propiedad importante. (JUNAC, 1989)

El hongo causante de la mancha azul encuentra condiciones favorables para su desarrollo cuando el secado se realiza con lentitud, principalmente en el secado al aire libre cuando este se realiza en periodos calidos y húmedos y en los secaderos de condensación cuando se seca madera liviana y con un alto contenido de humedad, susceptible al ataque de hongos (moho). La probabilidad de formación de la mancha azul puede reducirse utilizando Palos separadores secos y facilitando la circulación del aire en el patio de secado. (JUNAC, 1989)

Fig. 17 Manchas en la madera Fuente: Alcoba, 2009

b) Mohos.- Durante tiempos calidos y húmedos el moho crece en la superficie de la madera. Como los micelios causantes del moho son incoloros, no manchan la madera; las decoloraciones que presenta la superficie son causadas por los cuerpos de fructificación.

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Bajo condiciones de humedad muy altas, el moho puede desarrollarse hasta un punto tal que restrinja la circulación del aire dentro de las pilas de madera, retardando el secado. (Juacida, 1986)

Fig. 18 mohos en la madera Fuente: Alcoba, 2009

c) Pudrición.- La pudrición es causada por hongos que no solo decoloran la madera, sino que también la destruyen. Los organismos causantes de la pudrición, mancha azul y moho, prosperan bajo condiciones similares de humedad relativa del aire y temperatura, pero la pudrición requiere de más tiempo para desarrollarse. (Bolzon, 1989)

La mejor manera para combatir la pudrición es secar la madera a un contenido de humedad del 20% o menos, lo más rápido posible. En algunos casos se recomienda tratar la madera con un fungicida apropiado. (Bolzon, 1989)

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5. MATERIALES.5.1 Materiales:  Plaquetas de aluminio  Chapas metálicas  Silicona “uyus”  Silicona “fastix”  Pistola aplicadora  Varilla de unión  Cola de madera  Termómetros  Plastaformó  Pipeta  Clavos  Tornillos  Pernos tirafondo  Roba corriente  Barra de fierro angular  Tapa goteras  Tubo inyector de vapor  Probetas

de

teca

(Tectona

grandis

Lin.f.)

proveniente

de

las

plantaciones

experimentales del Valle de Sacta. 5.2 Equipos: 

Sensor controlador de humedad (ARSEC)



Estufa (MEMMERT). Mod. Schutzart DIN 40050- IP 20



Balanza (Sartorius)



Vaporizador (SILFA)



Ventiladores (EUROSUN)



Hidrómetro (ambiente)



Hidrómetro (madera)

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6. METODOLOGIA.6.1 Obtención de probetas.6.1.1 Descripción de la procedencia.La madera con la cual se efectuó el secado, fue recolectada de la plantación experimental ubicada en el Valle del Sacta de dos procedencias (Costa Rica y Honduras) con edades de 9, 10 y 11 años. Los troncos fueron sometidos a una transformación primaria mediante el uso de un aserradero portátil, para luego utilizar el producto semielaborado para la preparación de las muestras establecidas por las normas ASTM, la forma de corte de la troza fue fundamentada en su estándar D-5536-99. (Oporto, 2007) La extracción de la materia prima, transformación primaria y la preparación de las probetas fue realizada por Oporto M. O. y Rodríguez S. R., en el mes de mayo de 2007. 6.1.2 Ubicación y descripción de la zona de estudio.El área del proyecto “valle del sacta” pertenece a la propiedad de la Universidad Mayor de San Simón, políticamente se encuentra en el cantón Juna, provincia Carrasco del departamento de Cochabamba a 232 km. de la ciudad. (Macias, 1993; citado por Oporto, 2007)

Geográficamente esta limitado por los paralelos 17º 31º 30º - 17º 07º 30º latitud sud y los meridianos 64º 47º 10º y 64º 31º 05º de longitud oeste del meridiano de Greenwich, encajonado entre los ríos Sacta e Izarsama – Zabala con elevaciones desde los 195 a los 250 m.s.n.m. (Macias, 1993; citado por Oporto, 2007) 6.1.3 Dimensiones de las probetas.Las piezas que fueron utilizadas para el estudio, correspondieron a madera de corte del tipo tangencial, con dimensiones de 2,5cm. de espesor, ancho variable y 70cm. de largo, con estas dimensiones de las tablas, la carga en la cámara será aproximadamente de 57 piezas. Las dimensiones de los separadores fueron de 2 cm. x 2 cm. x 110 cm., con el fin de facilitar la circulación del aire.

La obtención de las probetas, fue en el mes de mayo de 2007, y su uso fue en marzo de 2009. Tiempo suficiente, para que las probetas pierdan humedad. Para realizar el secado se rehumedeció todas las probetas hasta el máximo contenido de humedad, durante 4 semanas, cambiando el agua 2 veces por semana.

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El estudio, se realizo utilizando 60 probetas en total, de las cuales solo se utilizaron en el secado 57 probetas, las tres probetas restantes se utilizaron para obtener muestras testigo y muestras para determinar contenido de humedad inicial 6.2 Construcción del programa de secado.De acuerdo a las características de la especie, se definió las variables con las cuales se diseño el programa de secado, en él se consideraron como variable básica lo siguiente: 

dimensiones de la madera: 2,5cm. de espesor x ancho variable x largo 70cm.



Temperatura inicial del proceso. 45 ºC



Temperatura final del proceso. 80 ºC



Velocidad de circulación del aire.1, 875 m/seg.



Humedad inicial de la madera. 82 %



Humedad final de la madera. 8%



Gradiente de secado 4,5

Por ser la teca una especie latifoliada se debe aplicar temperaturas de bulbo seco suaves, ya que si comenzamos con temperaturas muy elevadas y baja humedad relativa corremos el riesgo de que la madera presente problemas de colapso, grietas.

El programa de secado diseñado esta elaborado en base a pérdida de humedad, La construcción del programa de secado tiene como base obtener parámetros adecuados del gradiente de secado, matemáticamente se representa como: (Vargas, 2007) CH real GS =------------------------CH equi.

CH real → CH equilibrio=---------------------GS

Donde: GS= gradiente de secado CH. real= contenido de humedad de la madera CH. equilibrio= CH con relación a variaciones climáticas El programa de secado esta transformado en la siguiente estructura:

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N# de

C.H. de la madera paso (%)

1

Temperaturas bulbo seco bulbo hum. vvvºC cccºC

82

45

H.R. del vvaire

Depresión Psicrometric.

43

2

en (%)

89

C.H.E. de v la madera (%)

Gradiente observación secado

18,22

4,5

Tabla. 5 llenado de los pasos del programa de secado

El llenado se realiza cumpliendo los siguientes pasos: 1. Gradiente de secado.- se divide el contenido de humedad real con el contenido de humedad de equilibrio (CHE). En la estructuración del programa de secado, se buscan valores de gradiente entre 4,5 y 2, los cuales permiten mantener el contenido de humedad de equilibrio entre 18,2 y 4.

Valores mas altos de gradiente permiten modificar las variables de contenido de humedad de equilibrio, temperaturas, humedad relativa y modifican la diferencia psicrometrica volviéndola mas amplia, lo cual permite disminuir la humedad a valores muy bajos. Volviéndolo vulnerable a la presencia de colapso y formación de grietas. 2. Contenido de humedad de equilibrio.- se calculo dividiendo el contenido de humedad real con el gradiente de secado propuesto, que en este caso seria 18,22. Se opto por este valor con la ayuda de la tabla psicrometrica (ver anexo1), valores muy elevados de CHE modifican las variables de temperatura y humedad relativa volviéndolos mas elevados, valores de CHE pequeños permiten disminuir las variables antes mencionadas. 3. Temperaturas.- estos valores se adquieren con la ayuda de la tabla psicrometrica (ver anexo 1), en la tabla se ubica el CHE que es 18,22 o 18 (estos valores no son iguales pero no afectan en nada en la interpolación ya que los dos datos de humedad se mantienen en 88 %. Después de ubicar el CHE, se designa la temperatura de bulbo seco que es 45 ºC, se opta por esta temperatura para evitar problemas de colapso y grietas al inicio del secado. 4. Humedad relativa.- Este valor se obtiene utilizando el mismo procedimiento para la temperatura, la humedad es 88%. Se opto por usar este valor de humedad par evitar grietas y perdida acelerada de humedad.

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5. Depresión psicrometrica.- se obtiene realizando la diferencia entre bulbo seco y bulbo húmedo, el valor calculado es 2. Valores muy elevados permiten disminuir la humedad relativa a 5 % dentro de la cámara, valores menores permiten aumentar la humedad relativa hasta 97%. Para llenar los pasos 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 se sigue el mismo procedimiento que para el paso 1, Después de haber terminado el llenado de todos pasos, se corrige la humedad relativa. La corrección de HR. se realiza porque la humedad relativa del aire, para unas condiciones de temperatura dada, aumenta significativamente con un incremento de la altitud como consecuencia de una disminución de la presión barométrica. La corrección se realiza de acuerdo a la siguiente formula: (Vargas, 2007) (Pa - Poh)(C - Ch) P= Poh - --------------------------1546 – 1,44 Ch Donde: P= presión parcial del vapor, en cm. De hg. Poh= presión del vapor saturado a la temperatura del bulbo húmedo, en cm. De hg. Pa= presión barométrica C= temperatura de bulbo seco, en grados centígrados Ch= temperatura de bulbo húmedo en grados centígrados (JUNAC, 1989) Para ello es necesario realizar: a) Corrección de la presión barométrica a 2800msnm. La presión barométrica a nivel del mar es 76 cm. de hg. Para aplicar la formula de carrier se realizo cálculos mediante interpolación de datos. (Vargas, 2007) Para encontrar la presión barométrica a 2800 msnm. Se interpola utilizando los valores más cercanos que son 2700 y 3000 msnm. Con valores de 54,3 cm. de hg. y 52,1 cm. de hg. (Ver anexo2) b) Interpolación de la humedad relativa sobre la base de temperatura bulbo seco, sobre la base de temperatura bulbo húmedo.Para aplicar la formula de carrier, mencionada en el párrafo anterior se debe obtener los valores de presión de vapor saturado a la temperatura del bulbo seco (Po.) en cm. de hg. Y presión de vapor saturado a la temperatura de bulbo húmedo (Poh.) en cm. de hg.

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Los datos de (Po. Y Poh.), se obtienen del anexo 3, el valor de Po para 45ºC no se encuentra el la tabla, tampoco el valor de Poh para 43 ºC. Para obtener estos valores exactos a las temperaturas dadas se debe interpolar utilizando los datos más cercanos a los valores requeridos. (Ver anexo3) c) Determinar la humedad relativa corregida de acuerdo a la siguiente formula.- (JUNAC, 1989) p HR.corr= ----------------- * 100= Po. Donde: HR. Corr = humedad corregida P=presión parcial de vapor en cm. de hg. Po= presión de vapor saturado a la temperatura del bulbo seco, en cm. de hg.

La humedad relativa es un parámetro muy importante en el secado de la madera, al disminuir la humedad relativa del aire por un aumento de la temperatura, se aumenta su capacidad para absorber humedad y por lo tanto la madera puede secarse más. (Vargas, 2007) Con todos los valores calculados se elaboro el programa de secado convencional para la madera de teca.

6.3.1 Programa de secado para igualado.Para el tratamiento de igualación se inició de acuerdo a la metodología recomendada por BOLFOR, que consiste en: establecer la temperatura mas alta que permita el programa, para ello se fija temperatura de bulbo seco a 80 ºC, después se busca en la tabla psicrometrica el CHE. Que permita a 8%. La depresion psicrometrica es 10 o sea, la temperatura del bulbo húmedo se fija a 70 ºC. ello permite elevar la HR. dentro del horno de 31 % a 64%. Se continúa el tratamiento hasta que la muestra más húmeda alcance el promedio final buscado que es 8%. (BOLFOR, 1998)

El tratamiento de igualado comienza cuando el contenido de humedad de la muestra más seca es 2% debajo del promedio deseado, en este caso el igualado comenzaría cuando la muestra más seca llegue a 6%.

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La metodología propuesta por BOLFOR fue modificada, porque al aplicar los parámetros establecidos anteriormente se pudo apreciar que el contenido de humedad seguía bajando. Esto se pudo constatar 24 horas después de iniciar el igualado, las muestras de control habían perdido humedad. Para modificar el programa se determino la TBS. 70 ºC y con la ayuda de la tabla psicrometrica se busco el CHE 12% y una humedad relativa de 80% y una TBH de 65 ºC. Según bibliografía consultada lo más recomendable era aumentar 4% al CHE deseado para la madera, que en este caso es 12%. 6.4 Construcción de la cámara de secado.Para realizar el proceso de secado se tuvo que construir un pequeño horno, que se define como espacios cerrados que deben albergar permanentemente la madera durante el secado; por lo tanto, deben soportar las condiciones climáticas exteriores y tener suficiente aislamiento para mantener el clima interior (temperatura y humedad relativa).( JUNAC, 1989)

Para la construcción de nuestro horno de secado se utilizo los siguientes materiales: ventilador, vaporizador, psicrómetro, y una fuente de calor, en este caso será la estufa de laboratorio “aliso”, la cámara de secado fue diseñada por Vargas y Alcoba 2009.

El equipo utilizado para el secado de la madera de Teca, es un horno construido en madera, que cuenta además con los sistemas de calefacción, ventilación, renovación de aire, humidificación, en cuyo interior caben 0,10 m3 de madera, con un distanciamiento adecuado para la circulación del aire. El sistema de calefacción está formado por radiadores eléctricos que forman parte de la estufa de laboratorio “MEMMERT”.

El sistema de ventilación está compuesto por 2 ventiladores de ejes axiales, con una sola dirección de flujo, sobre las pilas de secado que generan una velocidad del viento de 1,875m/seg. La renovación del aire se logra mediante 2 ventilas de regulación, correspondiente a la expulsión del aire saturado y una auxiliar para succión del aire fresco. 6.4.1 Etapas de la construcción del horno.Para la construcción del horno se tuvo que realizar múltiples modificaciones a la estufa de laboratorio (MEMMERT), se le retiro las puertas y se tuvo que acoplar una caja de madera de las siguientes dimensiones: 68,2cm. de altura, 89cm. de ancho, 88,2cm. de largo.

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Fig. 19 Dimensiones de la estufa Fuente: Alcoba, 2009

La estufa consta de generadores de calor que pueden alcanzar temperaturas superiores a los 200 Cº, además posee en su interior ventanillas de entrada de aire fresco. El funcionamiento de la estufa esta controlado por un sensor de calor, el cual esta diseñado para mantener la temperatura en rangos establecidos por el operario.

Fig. 20 Dimensiones de la caja de madera Fuente: Alcoba, 2009

Después de extraer las puertas, se procedió al ensamble de las dos partes (estufa y caja). Para aislar las partes que realizaban contacto, se utilizo goma y silicona “UYUS”, asimismo se aprovecho el diseño de la estufa, que presentaba un aislante especial en sus paredes cuya función era evitar la fuga de calor.

Se utilizo prensas mecánicas para ejercer presión entre las dos partes con el objetivo de evitar el movimiento y la fuga de calor, asimismo se coloco los deflectores en el interior de nuestro compartimiento. Alcoba Campos Roberto, 2009

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Fig. 21 Vista lateral del horno Fuente: Alcoba, 2009

Fig. 22 Ubicación de prensas y deflectores Fuente: Alcoba, 2009

6.4.2 ubicación de los equipos.a) Psicrómetro, se ubico en el techo del horno, en la parte central, para medir las variaciones climáticas dentro el horno. (Ver anexos 4) b) Vaporizador, este equipo se ubico afuera del horno, en el costado derecho. La inyección de vapor se realizo a través de un tuvo inyector. (Ver anexos 4) c) Ventiladores, se los ubico en el interior del horno, se opto por colocarlos en la parte delantera, para poder lograr más espacio para las probetas. La determinación de la velocidad del flujo de viento, fue cuantificada

en la Facultad de

Tecnología, utilizando para este fin un sensor de fluidos. (Ver anexos 4)

d) Ventilas, se estableció dos ventilas, las dos ventilas estaban ubicadas en las puertas: la primera ventila estaba destinada a la entrada de aire fresco y la otra a la salida de aire húmedo. e) Sensor controlador de humedad, se lo ubico en el interior de la cámara, cuya función era controlar la presencia de humedad en el interior de la cámara. (Ver anexos 4) El sensor estaba conectado al vaporizador, cada vez que el ambiente necesitaba la humedad requerida para cada paso, el sensor hacia que el vaporizador se prendiera e inyectará vapor de agua al interior de la cámara. (Ver anexos 4) f) Hidrómetro, este instrumento estaba ubicado en el interior de la cámara cuya única finalidad era medir el porcentaje de humedad del ambiente. (Ver anexos4)

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g) Deflectores, se diseño en material de aluminio y se ubico en la parte interna de la cámara, la función de los deflectores es permitir el retorno del flujo de aire generado por los ventiladores. (Ver anexos 4)

Fig. 23 Vista frontal del horno Fuente: Alcoba, 2009

Fig. 24 Ubicación de los equipos Fuente: Alcoba, 2009

6.5 Secado de madera en hornos convencionales.6.5.1 Determinación del contenido de humedad inicial (CHI).a) Obtención de probetas.Se seleccionaron 3 probetas al azar, de cada probeta se extrajo 2 muestras para determinar contenido de humedad inicial y 3 muestras testigo (seguimiento de secado). (Ver figura 25) Para obtener el contenido de humedad inicial, se utilizaron muestras de las siguientes dimensiones: 2cm. de espesor, 2,5 cm. de ancho, y 10 cm. de largo. Las 6 muestras que se obtuvieron con el corte, fueron pesadas en una balanza electrónica con una precisión de 0,1gr. (Vargas, 2007)

Fig. 25 Obtención de probetas para determinar CHI. Y Muestras testigo Fuente: alcoba, 2009

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En la figura 25, se puede apreciar el método de corte para obtener las 6 muestras de CH. Inicial y las 9 muestras testigo para seguimiento del proceso de secado. Las probetas verdes son las que se utilizaron en el seguimiento del secado, las probetas grises se desecharon por defectos. b) Secado de las probetas hasta peso constante.Se introdujo las 6 probetas en la estufa para proceder con el secado. Se utilizo una estufa con termostato regulable para mantener la temperatura a 103 ± 2 grados centígrados. Se tuvo mucho cuidado en el control del nivel superior de la temperatura, ya que si esta sobrepasaba los 105 grados centígrados era posible que disminuya la masa de la muestra, no solo por la perdida del agua sino también por la evaporación de otras sustancias constitutivas de la madera (extractivos). (Vargas, 1897) c) Determinación del peso seco (peso constante): El control del contenido de humedad se realizó cada 24 horas, con el fin de observar la disminución de la masa. Para cada control se opto por colocar 20 minutos las 6 probetas en un desecador, para eliminar cualquier variación de humedad. Después de trascurrido los

20

minutos, se procedió a pesar cada probeta. Este procedimiento se realizo hasta que las probetas alcanzaran la masa constante. (Vargas, 1987) d) Calculo de humedad inicial de las probetas.El cálculo se realizó utilizando la siguiente formula: (Vargas, 1987) Ph - Po CH = ------------ x 100 Po Donde: Ph= peso de la madera húmeda o peso inicial Po= peso de la madera anhidra CH= contenido de humedad de la madera (%) Después de obtener el valor del contenido de humedad, se determino un promedio para obtener un valor representativo de CHI. de toda la carga.

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6.6 Encastillado.Antes de encastillar la madera se realizo lo siguiente: 6.6.1 Marcación y Medición de las probetas.Se verificaron los defectos que poseían las piezas mediante la medición con cinta métrica y calibrador, cuál era la superficie, con posibilidades de ser aprovechadas. Es importante, diferenciar bien los defectos con que contaban las piezas antes de entrar al secadero, se tomaron los máximos cuidados, pues recordemos que las tablas provenían del 1er. Raleo, siendo una madera muy joven. Además tenían un tiempo de oreo previo. El análisis cuidadoso de las probetas sirvió para poder determinar, después del secado, si los defectos fueron producidos por éste proceso tecnológico industrial o no. (Vargas, 2007) 6.6.2 toma de datos.La toma de datos fue realizada en planillas, en ella se anotaron los datos más relevantes, que serían de utilidad a la hora de hallar los resultados de la experiencia. La toma de datos se realizo antes y después del secado, todas las probetas fueron evaluadas y pesadas para poder determinar posibles defectos causados por el secado. (Ver anexo 5) 6.7 Preparación del Material para el secado.Antes de iniciar el secado, se sellarón los extremos de todas las probetas utilizando cola adhesiva, esta práctica se realiza para evitar la pérdida acelerada de humedad por los cortes transversales, otra función es evitar la formación de grietas y rajaduras ya que sabemos muy bien que la madera es propensa a estos defectos principalmente en los extremos. (Vargas, 2007) 6.7.1 Preparación de las probetas.Una vez evaluadas las 57 probetas se procedió al encastillado (ubicación de probetas en el interior del horno). Se utilizaron separadores de dimensiones de 2cm. x 2cm.x 110cm. para favorecer la circulación del flujo de aire.

Antes de entrar al secadero se pesaron todas las probetas, además, para poder establecer la relación entre el nivel de deterioro de las piezas y la posición del paquete en el secado, fue necesario tomar nota de la posición de cada probeta en la pila. Ya listas las probetas, se procedió a ubicarlas de la manera más uniforme posible, para permitir una correcta circulación del aire entre las mismas y entre las piezas. (JUNAC, 1989)

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Fig. 26 Ubicación de las probetas en el horno (vista frontal) Fuente: Alcoba, 2009

6.8 control del secado.6.8.1. Muestras para el Control de Secado.6.8.1.1. Número de Muestras.El número de muestras de secado a tomar es como mínimo cuatro por cada 20 m³ (8.500piestabla), y de 10 a 12 muestras por cada carga de 100 m³ (42.000 pies-tabla) o más, del horno secador. En este caso como la cantidad de madera era demasida pequeña se opto por utilizar 4 muestras testigos. (JUNAC, 1989) 6.8.1.3. Determinación del peso y evaluación sanitaria.El método para determinar el contenido de humedad por pesadas de toda la carga es difícil de usar cada vez que se necesita. Por ello, se incluyen muestras de secado en cada pila del horno de modo que el contenido de humedad pueda ser rápidamente encontrado, como se verá más adelante. (Bittencourt, 1988)

Las muestras testigo son probetas que representan a toda la carga, el contenido de humedad que se determina para estas probetas es valido para toda la carga en general. (Viscarra 1998) 

El primer paso en la preparación de las muestras de secado es cortar y numerar

claramente cada probeta como se muestra en la figura 25. Las muestras de secado se cortarán de probetas representativas de la pila y deben ser al menos de 21,5 cm. de largo. (Viscarra, 1998) 

Para evitar el efecto de algún secado de los extremos que hubiese ocurrido en la probeta

antes del corte, las muestras de secado deben ser tomadas, al menos, a 60 cm. (en este caso se utilizo directo). de los extremos. Inmediatamente después del corte de las muestras se

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cubren los extremos con un impermeabilizante y se pesan rápidamente, previa eliminación de las rebarbas y astillas producto del corte; la masa se debe anotar en la muestra que corresponda. Se emplea para este fin la balanza existente en el laboratorio (SARTORIUS), cuya capacidad de pesaje es de 30 kg. 

La cobertura de los extremos de las muestras tiene por finalidad retardar el secado de los

extremos y hacer que la tasa de pérdida de humedad de la muestra sea comparable a la de tablas largas. Se pueden utilizar para este propósito lacas, parafinas o pinturas al aceite. También pueden servir mezclas de pintura al agua y carpicola. (Viscarra,1998) 6.8.1.4 Control de la humedad actual.El método para controlar la pérdida del contenido de humedad es a través de pesadas sucesivas de las probetas acomodadas en la pila de secado. (Bittencourt, 1988)

El control de la humedad actual se realizo cada 24 horas, en cualquier momento del proceso de secado de la madera si se conoce la masa seca al horno de la muestra, es posible determinar su contenido de humedad, solamente por pesaje de la muestra y la aplicación de las siguientes ecuaciones: (Bittencourt, 1988) P actual (HI + 100)

H actual = ------------------------------ ─ 100 (%) Pi Donde:

H actual = humedad actual de una muestra durante el secado P actual = peso actual de la muestra Hi= humedad inicial Pi = peso inicial

Para determinar el contenido de humedad actual también se puede aplicar las siguientes ecuaciones matemáticas: Peso inicial de la muestra PSH = ------------------------------------- x 100 100 + CH de la muestra

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El peso seco al horno (PSH) de la muestra se determina en función al peso inicial y su respectivo contenido de humedad, utilizando la siguiente fórmula: (JUNAC, 1989)

Para determinar el contenido de humedad de las muestras de secado en un momento determinado y conociendo el correspondiente peso original, se utiliza la siguiente fórmula: Peso actual – Peso seco al horno CH actual = -------------------------------------------- x 100 Peso seco al horno 6,9 Control de defectos.Para el control de los defectos, se codifico todas las caras de las probetas, como se puede apreciar en la figura 27. La codificación se realizo para facilitar la evaluación de las probetas. La evaluación se realizo utilizando regla milimétrica y calibrador, los defectos que se evaluaron fueron: abarquillado, arqueadura, encorvadura, torcedura. Las manchas, moho se cuantificaron según el número de probetas que presentaban este defecto. (Ver anexo 5)

Fig. 27 Codificación de las probetas Fuente: Alcoba, 2009

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7. RESULTADOS.Para el estudio y obtención de los resultados la madera fue sometida al programa de secado diseñado anteriormente. 7.1 programa de secado.El programa de secado aplicado, fue bastante satisfactorio, ya que se pudo observar un mínimo de defectos producidos por el secado. Según los resultados obtenidos podemos modificar este programa, volviéndolo mas severo, así podríamos reducir mucho mas el tiempo de secado.

Para el secado se utilizó una temperatura inicial no muy elevada de 45ºC con el fin de retirar suavemente la humedad de la madera para evitar posibles problemas de colapso o endurecimiento superficial. La temperatura se fue aumentando de manera cuidadosa a medida que la madera perdía su porcentaje de humedad, ésta pérdida de humedad fue controlada mediante pesadas sucesivas en las 2 muestras testigos (el control de las dos muestras restantes, es a partir del punto de saturación de las fibras).

Una vez alcanzado el punto de saturación de las fibras (PSF) 30 % de contenido de humedad se elevó la temperatura 60ºC para acelerar la etapa de secado, a medida en que se fue aumentando la temperatura, la humedad de equilibrio se fue reduciendo hasta llegar a las condiciones climáticas necesarias para obtener un contenido de humedad de 8% en la madera. En la tabla 6 se puede observar el programa de secado antes de la corrección y en la tabla 9 se puede observar el programa de secado después de la corrección. Como se puede ver, la diferencia de humedad relativa aumenta en 1% y 2%.

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Tabla. 6 programa de secado sin corrección de humedad relativa Nº paso

Tiempo C.H.madera V de

Madera en (%)

1 2 3 4 5 6 7 8

82 50 40 30 25 20 15 8

en (%)

verde > 50 50-- 40 40--30 30--25 25--20 20--15 15--8 8--final

Alcoba Campos Roberto, 2009

secado

Temperaturas Bulbo Bulbo seco ºC húmedo ºC

45 55 55 60 65 75 75 80

43 49 47 50 53 59 57 55

HR. del aire

Depresión

Psicrometric. en (%)

2 6 8 10 12 16 18 25

gradiente C.H.E de la de Observación madera secado (%) G.S. 88 18,22 4,5

72 63 58 53 46 41 30

11,63 10 8,57 7,58 6,06 5,56 4

63

4,3 4 3,5 3,3 3,3 2,7 2

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Para la Corrección de la humedad relativa utilizando la formula de carrier, primero se debe calcular lo siguiente: a) corrección de la presión barométrica a 2800msnm. parámetros Limite superior= Limite inferior= Valor a interpolar= Diferencia entre rango (h)= Diferencia entre rango (pa.)= Diferencia valor mas cercano (Tº)= Valor a interpolar= Valor interpolado=

Altura (h) 3000 2700 2800

Pa. Cm. de hg. 52,1 54,3 x

diferencia

300 2,2 100 0,7 53,6 cm. de hg.

Tabla. 7 Calculo de la presión barométrica a 2880msnm.

La presión barométrica para 2800 msnm. es 53, 6 cm., de hg. existe gran diferencia entre la presión barométrica a nivel del mar que es 76 cm. de hg. A medida que aumenta la altura, la presión barométrica tiende a disminuir. b) Interpolación de la humedad relativa sobre la base de temperatura bulbo seco (Po), sobre la base de temperatura bulbo húmedo (Poh).Para calcular Po y Poh de las temperaturas 45 ºC y 43 ºC pertenecientes al paso uno. se tuvo que interpolar los datos con los valores más cercanos a los datos requeridos.

Tabla. 8 Interpolación de datos para Po y Poh (paso 1)

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c) determinar la humedad relativa corregida de acuerdo a la siguiente formula.(47,112)(2) P= 6,488 - ----------------------= 6,425 1546 – 61,92 Para utilizar la formula de corrección de la humedad, primero se tuvo que calcular la presión parcial de vapor en cm. de hg. Después de obtener la presión parcial de vapor se debe aplicar la siguiente formula matemática: 6,425 HR.corr= ----------------* 100= 89,01% 7,196 La humedad relativa corregida es de 89,01 %, aumenta solo un porcentaje con relación, al paso uno de la tabla 6. La corrección de la humedad relativa para los pasos 2, 3, 4, 5, 6, 7,8 se realizo utilizando la misma metodología. En la tabla 9 se puede observar el programa de secado corregido para todos sus pasos.

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Tabla 9. Programa de secado sometido a corrección de humedad relativa a 2800msnm.

Nº paso

C.H.madera C.H.madera Tiempo de en (%) 1 2 3 4 5 6 7 8

82 50 40 30 25 20 15 8

en (%) verde > 50 50-- 40 40--30 30--25 25--20 20--15 15--8 8--final

igualado enfriamiento

Temperaturas Bulbo b seco ºC

secado 0 6 1 2 1 1 2 3 2 1

45 55 55 60 65 75 75 80 70 25

Depresión

Bulbo húmed. ºC Psicrometri.

43 49 47 50 53 59 57 55 65 24

HR. del aire en (%)

2 6 8 10 12 16 18 25 5 1

89 73 65 59 55 47 43 31 80 42

NOTA: los días de secado son acumulativos

Alcoba Campos Roberto, 2009

66

Gradiente C.H.E de la m de Observación madera Secado n (%) mG.S. 18,22 4,5 11,63 4,3 10 4 8,57 3,5 7,58 3,3 6,06 3,3 5,56 2,7 4 2 12

Desarrollo de un programa de secado convencional para la madera de Teca (Tectona grandis Lin. f.), a escala de laboratorio

7.2 cámara de secado.Una vez concluido la construcción, se encendió la cámara sin ninguna probeta en su interior, esta operación se hizo para determinar el buen funcionamiento de la cámara. Transcurrido 24 horas se pudo apreciar que las paredes de la cámara comenzaban a agrietarse, esto es debido a que las paredes son de madera. Para controlar este problema se sello las caras exteriores con plastaformo, silicona y tapagoteras.

Fig. 28 cámaras de secado Fuente: Alcoba, 2009

Fig. 30 ventiladores, Sensor de humedad y Hidrometro Fuente: Alcoba, 2009

Alcoba Campos Roberto, 2009

Fig. 29 Cámara de secado Fuente: Alcoba, 2009

Fig. 31 Psicrómetro (parte interna, techo) Fuente: Alcoba, 2009

67

Desarrollo de un programa de secado convencional para la madera de Teca (Tectona grandis Lin. f.), a escala de laboratorio

Después de corregir los problemas mencionados anteriormente, se prepararon todas las probetas destinadas al secado.

7.3 Contenido de humedad inicial (CHI).En el cuadro siguiente, podemos observar el cálculo del CHI de la madera. Se calculo el CH para cada probeta, luego se obtuvo los promedios, dando así un valor de 82 % de contenido de humedad inicial.

Fechas: probetas A1 A2 B1 B2 C1 C2

22/05/2009 23/05/2009 24/05/2009 25/05/2009 26/05/2009 Masa (gr.) Masa (gr.) Masa (gr.) Masa (gr.) Masa (gr.) 34,80 19,00 18,95 18,92 18,91 40,49 22,05 21,93 21,99 21,99 41,93 23,92 23,85 23,81 23,80 39,91 22,00 21,94 21,88 21,87 35,85 20,71 20,67 20,46 20,46 37,85 19,86 19,84 19,75 19,75 masa húmeda

B

Masa seca

Tabla 10. Evolución del secado de las probetas

Código de probetas

A1 A2 B1 B2 C1 C2 Promedio final (%)

Contenido de humedad de las probetas vc (%)

84,1 Promedio probetas A 84,15 76,15 Promedio probetas B 82,48 75,2 Promedio probetas C 91,65

84,08 79,31 83,42

82, 27%

Tabla 11. Calculo de contenido de humedad final

7.4 Secado de la Madera de Teca en horno Convencional.La programación basada en el contenido de humedad de la madera, está indicada por lo general para el secado de especies difíciles y propensas a presentar defectos, en ella, el contenido de humedad de la madera se puede determinar mediante métodos gravimétricos donde se mide la diferencia de masa de testigos, este proceso es presentado en su evaluación diaria en el gráfico 1 y 2, donde se observa que el contenido de humedad final de la madera es de 6 y 5%, suficiente para cualquier uso exterior.

Alcoba Campos Roberto, 2009

68

Desarrollo de un programa de secado convencional para la madera de Teca (Tectona grandis Lin. f.), a escala de laboratorio

7.4.1 control del secado.El control del secado se realizo cada 24 horas, se aplico la formula para determinar el contenido de humedad actual. El control se realizo utilizando cuatro muestras testigo, dos de ellas sirvieron de guia en el secado inicial, las dos restantes fueron utilizadas a partir del punto de saturación de las fibras. Muestras de Control

Contenido de Humedad GG (%)

masa masa C.H C.H Fechas: D2;2,1 (gr.) C2;2,2 (gr.) D2;2,1 (%) C2;2,2 (%) 09/06/2009 683,75 674,45 81 81 10/06/2009 664,34 651,79 76 75 11/06/2009 652,25 640,72 73 72 12/06/2009 624,22 615,04 65 65 13/06/2009 612,44 601,77 62 62 14/06/2009 575,82 559,74 52 50 15/06/2009 540,43 527,85 43 42 16/06/2009 519,71 502,22 37 35 17/06/2009 503,34 491,86 33 32 18/06/2009 483,76 457,12 28 23 19/06/2009 462,21 449,89 22 21 20/06/2009 442,32 431,01 17 16 21/06/2009 433,57 425,65 15 14 22/06/2009 429,28 416,52 13 12 23/06/2009 409,00 399,07 8 7 24/06/2009 399,51 390,90 6 5 Tabla 12. Evolución de la pérdida del contenido de humedad en las muestras testigo

Fecha A2;1,2 (%) H2;1,1 (%) 18/06/2009 29 35 19/06/2009 23 26 20/06/2009 18 21 21/06/2009 14 17 22/06/2009 11 14 23/06/2009 9 10 24/06/2009 6 8 Tabla. 13 Evolución en la pérdida del contenido de humedad, En las muestras testigo, utilizando el hidrómetro

Alcoba Campos Roberto, 2009

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Contenido de humedad (%)

EVOLUCION DEL CONTENIDO DE HUMEDAD DE LOS TESTIGOS D2;2,1 Y C2;2,2

81

76 75

73 72 65

62 52 50 43 42

37 35

33 32

28 23

22 21

17 16

15 14

13 12

8 7

6 5

09 /0 6/ 20 10 09 /0 6/ 20 11 09 /0 6/ 20 12 09 /0 6/ 20 13 09 /0 6/ 20 14 09 /0 6/ 20 15 09 /0 6/ 20 16 09 /0 6/ 20 17 09 /0 6/ 20 18 09 /0 6/ 20 19 09 /0 6/ 20 20 09 /0 6/ 20 21 09 /0 6/ 20 22 09 /0 6/ 20 23 09 /0 6/ 20 24 09 /0 6/ 20 09

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

Tiempo (dias) D2;2,1 (%) de humedad C2;2,2 (%) Grafico1. Evolución de la pérdida de contenido del testigo D2; 2.1

Grafico. 1 Evolución de la pérdida de contenido de humedad de los testigos C2; 2.2 Y C2; 2,2

40 35 30 25 20 15 10 5 0

35

10 9

/0 6/

20

09

8 6

09 23

/0 6/

20

09 20 22

/0 6/

20

09

14 11

24

17 14

09 20

/0 6/

20

09 20 19

/0 6/

20 /0 6/ 18

21 18

/0 6/

26 23

21

29

09

Contenido de humedad (%)

EVOLUCION DEL CONTENIDO DE HUMEDAD DE LOS TESTIGOS A2;1,2 Y H2;1,1

Tiempo (dias)

A2;1,2 (%)

H2;1,1 (%)

Grafico. 2 Evolución de la pérdida de contenido de humedad de los testigos A2; 1.2 Y H2; 1,1

Alcoba Campos Roberto, 2009

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Desarrollo de un programa de secado convencional para la madera de Teca (Tectona grandis Lin. f.), a escala de laboratorio

La evolución del contenido de humedad de las muestras testigo se realizo por separado, debido a que 2 muestras estaban ubicadas en la parte delantera del horno, lo

cual favorecía su

manipulación.

Mientras las otras dos muestras, se encontraban ubicadas en el fondo de horno, lo cual hacia difícil su extracción. Por tal motivo se utilizo el hidrómetro para determinar el contenido de humedad de las muestras. Las lecturas se tomaron a partir del punto de saturación de las fibras, la presicion de este instrumento esta diseñada a partir de 30 % de contenido de humedad. La variación del contenido de humedad durante el secado de la teca, es mostrada en el grafico 1, 2, En este caso, aparte de la humedad inicial, el comportamiento de la madera frente al secado, la precisión en la conducción del secado fue fundamental. 7.4.2 contenido de humedad final de todas las probetas.Terminado todo el proceso de secado, se realizaron cálculos para obtener el contenido de humedad de todas las probetas, se pudo observar que el contenido de humedad existente en las probetas presentaban una variación de 5 y 9%. Contenido de humedad A Nº de A A Porcentaje A (%) A probetas A (%)

5 6 7 8 9

11 14 13 8 11

19 25 23 14 19

Tabla.14 contenido de humedad final de las probetas

De las 57 probetas, 11 probetas presentaban un contenido de humedad de 5%, 14 probetas presentaban un contenido de humedad de 6%, 13 probetas presentaban un contenido de humedad de 7%, 8 presentaban un contenido de humedad de 8% y 11 probetas presentaban un valor de contenido de humedad de 9%. 7,5 Evaluación de la calidad secado en la madera de Teca.7.5.1 tensiones en la madera.- para verificar la existencia de tensiones en la madera se utilizó la metodología propuesta por Junta del Acuerdo de Cartagena.

Alcoba Campos Roberto, 2009

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Desarrollo de un programa de secado convencional para la madera de Teca (Tectona grandis Lin. f.), a escala de laboratorio

Para realizar las pruebas de tenedor se seleccionaron 4 probetas 27, 2, 23, 51, 6. Se observa que las probetas de tipo tenedor, no presentan ninguna inclinación de sus lados, Esto quiere decir que las probetas no presentan esfuerzos de compresión en la superficie ni de tracción en el interior las probetas. Los alabeos presentes en las probetas no se consideran como defectos, ya que no exceden los 4 milímetros y su origen es debido a la falta de peso en la carga de madera, además los alabeos solo están expresados en milímetros cosa que puede ser corregido con la cepilladora.

Fig. 32 pruebas de tenedor Fuente: Alcoba, 2009

7.5.2 evaluación de los alabeos.Los alabeos fueron evaluados antes de iniciar el secado, el alabeo mas prominente fue la encorvadura, seguido del abarquillado, arquedura y torcedura. DEFECTOS DE ALABEOS (antes del secado)

3

Defecto en (mm.)

2,5 2 1,5 1 0,5 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 N# de probetas abarquillado

arqueadura

encorvadura

torcedura

Grafico. 3 Evaluación de defectos antes del secado

Alcoba Campos Roberto, 2009

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Desarrollo de un programa de secado convencional para la madera de Teca (Tectona grandis Lin. f.), a escala de laboratorio

Después del secado se evaluaron los alabeos para verificar si hubo incrementos, se pudo determinar

que el alabeo mas dominante es el abarquillado, seguido de la encorvadura,

arqueadura y torcedura. DEFECTOS DEL SECADO

4 3,5

defectos (mm.)

3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 1

4

7

10 13

16 19

22

25 28

31 34

37

40 43

46 49

52 55

N# de probetas abarquillado

arqueadura

encorvadura

torcedura

Grafico. 4 Evaluación de defectos despues del secado

El incremento de alabeos se debe a la falta de peso en la parte superior de la carga. Se optó por no utilizar pesas debido al pequeño espacio que se tenía en el interior de la cámara. 7.5.3 Evaluación de grietas y moho.En este estudio la presencia de moho no se considera como defecto debido a que los micelios de los hongos no penetraban la madera. La presencia de moho era superficial, esto se pudo determinar al retirar el moho utilizando un pedazo de algodón.

La mayor incidencia estaba en la parte inferior de la carga, esto se pudo determinar y cuantificar despues de dar por terminado el secado.

Alcoba Campos Roberto, 2009

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Desarrollo de un programa de secado convencional para la madera de Teca (Tectona grandis Lin. f.), a escala de laboratorio

Antes del secado no se pudo observar la presencia de moho, una vez culminado el secado se pudo observar 9 probetas que presentaban moho, la zona infectada estaba en contacto con los separadores.

Las grietas aumentaron significativamente, antes del secado se evaluaron 7 probetas con problemas de grietas, culminado el secado secado se detecto 16 probetas que presentaban este defecto.

EVALUACION DE GRIETAS Y MOHO 16 16 14 12 9

10 N # D E PR OB ET A

7

8 6 4 2

0

0 1 D EF EC T OS D E SEC A D O

moho antes de secado

moho despues de secado

grietas antes de secado

grietas despues de secado

Grafico. 5 Evaluación de grietas y moho

Las grietas eran superficiales, no llegaban ni a dos milímetros de profundidad, por tanto no se considera como defecto y se pueden corregir realizando el cepillado de la madera.

8. CONCLUSIONES.-

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Desarrollo de un programa de secado convencional para la madera de Teca (Tectona grandis Lin. f.), a escala de laboratorio

 La aplicación del programa de secado presento resultados adecuados, puesto que la madera presento un mínimo de defectos de secado. El programa de secado empleado puede ser ajustado volviéndolo mas severo para disminuir el tiempo de secado.  Es conveniente tener en cuenta para la construcción de una cámara de secado, todos los factores que en este estudio se consideraron, tales como: ubicación del equipo destinado al control del secado, material aislante térmico, es oportuno aclarar que no resulta conveniente construir cámaras de secado utilizando madera, lo mas recomendable es diseñar y construir las camaras utilizando material que no corroe, que no se dilata, como el aluminio.  La teca a pesar de ser una madera con tendencia al colapso, no presentó problemas de este tipo, esto se debió a que las temperaturas iniciales propuesta en la aplicación del programa de secado, resultaron muy adecuadas a las características de la madera de teca (Tectona grandis Lin.f.).  El contenido de humedad final de la madera alcanzada a nivel industrial es de 5% hasta 9% de contenido de humedad, suficiente para cualquier uso exterior.  De acuerdo a los resultados obtenidos en cuanto a la calidad y condiciones de secado en se concluye que el programa propuesto tuvo resultados positivos, tomando en cuenta sólo los defectos de grietas, moho y alabeos. Para seguir mejorando este estudio, se recomienda realizar varios ensayos, modificado las variables de secado.  Los alabeos dominantes que surgieron al finalizar el programa de secado, fueron diferentes, el abarquillado como alabeo dominante, mientras tanto el segundo alabeo a

dominante fue la encorvadura. También se pudo observar un aumento de grietas en la

a

etapa final del secado, estas grietas son de poca importancia ya que no sobrepasan los

a

dos milímetros de profundidad, puesto que pueden ser corregidas con el cepillado.

9. BIBLIOGRAFIA.-

Alcoba Campos Roberto, 2009

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10 ANEXOS.Anexo1. Humedad relativa y contenida de humedad para diferentes Temperaturas del bulbo seco y depresiones del bulbo húmedo.

Continuación….

HR.= humedad relativa (%) C.H.E.= contenido de humedad de equilibrio Fuente: JUNAC 1989

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Anexo 2. Variación de la presión barométrica con la altitud

variación de la presión barométrica con la altitud Altitud (m.) altitud(pies) pa cm. De hg.

nivel del mar nivel del mar 300 1000 600 2000 900 3000 1200 4000 1500 5000 1800 6000 2100 7000 2400 8000 2700 9000 3000 10000 4600 15000 6100 20000 9100 30000

Alcoba Campos Roberto, 2009

76 73,3 70,7 68,1 65,6 63,2 60,9 58,6 56,4 54,3 52,1 42,9 34,9 22,6

81

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Anexo. 3 Presión de vapor saturado a la temperatura de bulbo seco en cm. de hg. (Po.) M saturado a la temperatura de bulbo húmedo en cm. de hg. (poh.)

temperaturas p.o. centígrados Fahrenheit cm. de hg. 0 32 0,458 2 35,6 0,529 4 39,2 0,61 6 42,8 0,701 8 46,4 0,805 10 50,0 0,921 12 53,6 1,052 14 57,2 1,200 16 60,8 1,363 18 64,4 1,548 20 68,0 1,754 22 71,6 1,983 24 75,2 2,238 26 78,8 2,521 28 82,4 2,835 30 86,0 3,182 32 89,6 3,566 34 93,2 3,990 36 96,8 4,456 38 100,4 4,969 40 104,0 5,532 42 107,6 6,15 44 111,2 6,826 46 114,8 7,565

y presión de vapor

temperaturas p.o. centígrados Fahrenheit cm. de hg. 48 118,4 8,371 50 122,0 9,251 52 125,6 10,21 54 129,2 11,25 56 132,8 12,38 58 136,4 13,61 60 140,0 14,94 62 143,6 16,38 64 147,2 17,93 66 150,8 19,61 68 154,4 21,42 70 158,0 23,37 72 161,6 25,46 74 165,2 27,72 76 168,8 30,14 78 172,4 32,73 80 176,0 35,51 90 194,0 52,58 100 212,0 76,00

Anexo 4. Construcción de la camara de secado

Ubicación externa de equipos

Alcoba Campos Roberto, 2009

Ubicación interna de equipos

82

Desarrollo de un programa de secado convencional para la madera de Teca (Tectona grandis Lin. f.), a escala de laboratorio

Anexo 5. Evaluación de probetas, antes y despues del secado Anexo 5.1 Evaluación de las probetas antes del secado

Nº

dimensión en cm.

peso en gr.

grietas raj.

alabeos

Arista

superf. cm. abarqui. arquea. encorva. Torce. en cm.

mm.

mm.

mm.

nudos man. mo. Pudric. Perfor. faltan.

mm.

cm.

cm.

1 70,5*10*2,5

1695,7 X

X

2 en A

X

3 en C

X

2AY 2B

X

X

X

X

x

2 70,5*9,5*2,5

1690,4 X

X

1en B

X

1 en D

X

X

X

X

X

X

x

3 70,5*11,5*2,5 2059,7 X

X

1 en A

X

1en C

X

1 en A

X

X

X

X

x

4 70,5*7*2,5

1234,6 X

X

X

X

1 en C

X

1 en A

X

X

X

X

x

5 70,5*7,5*2,5

1407,5 X

X

X

X

1 en C

X

X

X

x

X

X

X

1 en C

X

X

X

X 26,5 y 9B

X

6 70,5*11,5*2,5 1764,9 X

5*1,5A

x

7 70,5*11,5*2,5 2035,6 X

X

2en A

X

1 en C

X

X 2Ay2 B 1A y 1B

X

X

X

X

x

8 70,5*8*2,5

1540,9 X

X

1 en A

X

X

X

X

X

X

X

X

10,5BC

9 70,5*11,5*2,5 2050,3 X

X

X

X

X

X

2B

X

X

X

X

x

10 70,5*7,5*2,5

1205 X

X

1 en A

X

3 en C

X

1 en A

X

X

X

X

x

11 70,5*75*2,5

1404,5 X

X

1 en B

2 en B

1en C

X

X

X

X

X

x

12 70,5*11,5*2,5 1747,7 X

X

X

1 en A

2 en D

X

X

X

X

2,5*0,5A x

13 70,5*6,5*2,5

1281,5 X

X

1en B

2 en A

2 en D

X

X 1A y 1B 1A y 1B

X

X

X

X

14 70,5*9,5*2,5

1717,2 X

X

X

X

1 en D

X

1 en A

X

X

X

2,7*0,5A x

15 70,5*8,5*2,5

1529,2 X

X

2en A

X

2 en D

X

X

X

X

X

X

x

16 70,5*9*2,5

1715,4 X

X

1 en A

1en B

2 en C

X

X

X

X

X

x

17 70,5*8*2,5

1416,1 X

X

1en B

2 en A

2 en C

X

X 2B y 2A

X

X

X

X

8,9AD

18 70,5*10,5*2,5 1648,4 X

X

2 en B

X

2 en D

X

2A 3B

X

X

X

X

x

19 70,5*7,5*2,5

X

1 en B

X

1 en C

X

X

X

X

X

X

13BD

20 70,5*11,5*2,5 2015,3 X

X

1 en A

2 en B

1 en C

X

X

X

6*05 A

X

x

21 70,5*9*2,5

1733,8 X

X

1 en A

X

1 en C

X

X 2B y 2A

X

X

X

X

x

22 70,5*6,5*2,5

1064,4 X

X

X

1en B

1 en C

X

X

X

X

X

6,3 AC

23 70,5*10*2,5

1727,3 X

X

1 en A

1 en A

2 en C

X

1 en A 1A y 1B

X

X

X

X

x

1253,2 26,5 A

Alcoba Campos Roberto, 2009

83

observación

Abar. prominente del centro a un 1 extr.

Encor. poco notorio debido a defecto de corte Encor. poco notorio debido a defecto de corte

Encor. poco notorio debido a defecto de corte

Encor. poco notorio debido a defecto de corte

x

Abar. prominente del centro a un 1 extr.

Desarrollo de un programa de secado convencional para la madera de Teca (Tectona grandis Lin. f.), a escala de laboratorio

24 70,5*11,5*2,5 2009,1 X

X

1en B

X

X

X

X

X

X

X

X

x

25 70,5*7,5*2,5

1450 X

X

1 en A

1en B

X

X

X

X

X

X

6,5 BC

26 70,5*8,5*2,5

1452,5 X

X

X

1en B

3 en D

X

1 en A 1A y 1B

X

X

X

X

47 BD

27 70,5*13,5*2,5 2553,4 X

X

X

X

X

X

1en B

X

X

X

X

x

28 70,5*8*2,5

1661,6 X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

16,5BC

1030 X

X

X

X

3 en C

X

X

X

X

2,5*2,7A x

1471,2 X

X

1 en A

2 en B

X

X

X 1A y 1B

X

X

X

X

x

29 70,5*7,5*2,5 30 70,5*8*2,5 31 70,5*9,5*2,5

X

1 en A

X

X

X

2 en A

X

X

X

X

x

32 70,5*9,5*2,5

1456,4 X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

x

33 70,5*9*2,5

1661,7 X

X

X

X

1 en C

X

1 en A

X

X

X

X

x

X

1en B

X

X

X

X

X

X

X

x

35 70,5*11,5*2,5 2278,8 X

X

X

X

X

X

X 1A y 1B

X

X

X

X

x

36 70,5*7,5*2,5

1245,4 X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

33 AC

37 70,5*9,5*2,5

1726,1 X

X

X

1en B

1 en D

X

X

X

X

X

X

11 AC

38 70,5*13*2,5

2533,9 12,5 A

X

X

X

1 en D

X

X

X

X

X

x

39 70,5*9*2,11

1521,8 X

X

X

X

X

X

X 1A y 1B

X

X

X

X

x

40 70,5*8*2,5

1711,3 X

X

1 en A

X

X

X

X

X

X

X

X

6,5BC

41 70,5*9,5*2,5

1704,3 X

X

1 en A

1en B

X

X

X

X

X

X

X

x

42 70,5*6,5*2,5

967,9 X

X

X

1en B

X

X

X

X

X

X

X

27 BD

43 70,5*11,5*2,5 2003,4 X

X

X

X

1 en D

X

X

X

X

X

x

44 70,5*9*2,5

34 70,5*14*2,5

1725 1,5 A

2088 21B

1562,5 X

X

1en B

1 en A

1 en D

X

X 2B y 2A

X

X

20*05 B

X

x

45 70,10,5*2,5

2715 X

X

2en A

1en B

2 en C

X

2 A 1B

X

X

X

X

x

46 70,5*11*2,5

2013,2 37 A

X

1 en A

X

1 en C

X

2 en A

X

X

X

X

x

47 70,5*7,5*2,5

1350 X

X

2 en A

X

2 en D

X

X

X

X

X

5BC

48 70,5*11,5*2,5 2108,5 37 en B

X

3 en A

X

2 en C

X

X

X

X

X

4 DB

49 70,5*11,5*2,5 2094,8 X

X

1 en A

X

X

X

X 1A y 1B 1A y 1B

X

X

X

2*1,3 B

x

50 70,5*11,5*2,5 1708,9 2,5 B

X

1en A

X

2 en C

X

X

X

X

X

X

x

51 70,5*9,5*2,5

1669,2 X

x

1 en A

2 en B

1 en D

X

X

X

X

X

X

x

52 70,5*11,5*2,5 2153,2 X

X

X

3 en A

2 en C

X

1 en B

X

X

X

6*0,7A

x

53 70,5*9*2,5

X

X

X

X

X

3A 3B

X

X

X

X

x

1590 X

Alcoba Campos Roberto, 2009

84

Abar. prominente del centro a un 1 extr.

Encor. Poco notorio debido a defecto de corte Abar. prominente del centro a un 1 extr.

Encor. Poco notorio debido a defecto de corte el mismo nudo se repite en las dos caras

Encor. Poco notorio debido a defecto de corte

Abar. prominente del centro a un 1 extr. Encor. No diferencible por problemas de corte Encor. No diferencible por problemas de corte

Desarrollo de un programa de secado convencional para la madera de Teca (Tectona grandis Lin. f.), a escala de laboratorio

54 70,5*11,5*2,5 2009,4 X

X

2en A

X

X

X

X

X

X

X

X

x

55 70,5*7,5*2,5

1201,2 X

X

1en B

1 en A

1 en C

X

X

X

X

X

X

x

56 70,5*8*2,5

1523,5 X

X

X

X

2 en C

X

X

X

X

X

X

x

2011 X

X

2en A

1en B

2 en D

X

X

X

X

X

X

x

57 70,5*14,5*2,5

grieta. f. Hendidura alargada que se hace en la tierra o en cualquier cuerpo sólido. Corte en una superficie o en un cuerpo sólido cuando no llega a dividirlo del todo.

EVALUACION DE PRINCIPALES DEFECTOS EN LAS MUESTRAS TESTIGO Nº

dimensión en cm.

peso en gr.

grietas raj.

alabeos

arista

superf. cm. Abarqui. Arquea. Encorva. Torced. en cm.

nudos man. moh. Pudric.

Faltan.

en mm

en mm. en mm.

cm.

cm.

1 11,5*21,5*2,5 618,64 X

X

2 en A

X

X

X

X

X

X

X

X

X

1 11,5*21,5*2,5 612,30 X

X

2 en A

X

X

X

1 en A

X

X

X

X

X

2 11,5*21,5*2,5 685,75 X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

2 11,5*21,5*2,5 675,98 X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Alcoba Campos Roberto, 2009

mm.

Perfor.

85

observación

Desarrollo de un programa de secado convencional para la madera de Teca (Tectona grandis Lin. f.), a escala de laboratorio

Anexo 5.2 Evaluación de probetas despues del secado Nº

dimensión en cm.

peso grietas gr.

Superf. en cm.

raj.

alabeos

arista

cm. Abar. arque. enco. Torce. nudos manch. en mm. mm. mm. mm.

moho pudri.

1 70,5*10*2,5

965 14 A

X

2A

X

3C

X

2A 2B

X

2 70,5*9,5*2,5

825 X

X

2B

2A

1D

X

X

X

3 70,5*11,5*2,5

905 X

X

3B

X

2D

X

X

SI en B

X

4 70,5*7*2,5

740 16 y 14 D

X

1B

3B

3D

X

1A

X

1A

2A

3C

X

6 70,5*11,5*2,5

630 X 8,3 B y 26 1030 B

X

2A

X

2C

7 70,5*11,5*2,5

1080 X

X

3B

2B

2C

X 3 en A2

X 2B Y 1A

765 X

X

1B

1A

2C

X

X

X

1C

5 70,5*7,5*2,5

8 70,5*8*2,5 9 70,5*11,5*2,5

1085 variables

perfor. faltant. cm.

SI en A SI en A

observacion

cm.

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

SI enC X

X

X

X

X

X

X

X

X

X 26,5 y 9B

A 1,5* 5

X

1A

SI en A

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

10,5 BC

X

2B

SI en A

X

X

X

X

moho en area de contac. (separador y madera) moho en area de contac. (separador y madera) mancha negra en la mitad de la cara moho en la cara C puntead. que se expanden

mancha en los extremos 3 y 4 de la probeta 31,5A; 23B;11,5B

10 70,5*7,5*2,5

630 X

X

2B

X

4C

X

1A

X

X

X

X

X

11 70,5*7,5*2,5

795 X

X

1B

2B

4C

X

X

X

X

X

X

X

12 70,5*11,5*2,5

970 X

X

1A

1A

2D

X

X

2,5*0,5A X

645 X

X

1B

2B

3C

1A 1B 2A Y1B

X

13 70,5*6,5*2,5

X 3 en A3

X

X

X

X

14 70,5*9,5*2,5

830 X

X

1A

1B

4C

X

1A

X

X

X

2,7*05 A X

15 70,5*8,5*2,5

730 X

X

2A

2A

2D

X

1A

X

X

X

X

X

16 70,5*9*2,5

895 X

X

1A

1B

2C

X

X

X

X

761 X

X

1B

2A

3C

X

X

8,9 AD

moho en area de contac. (separador y madera)

18 70,5*10,5*2,5

890 X 12A; 580 18,5A

X

2B

X

2D

X 2 en A4

2A 3B

X

X SI en A SI en A

X

17 70,5*8*2,5

X 2B Y1A

A

X

X

moho perfiles 1 y 2 de la cara A

X

3B

X

2C

1A

X

X

X

X

13BD

X

1A

1B

1C

X 2 en A1

X

X

X

5*3A

X

X

19 70,5*7,5*2,5 20 70,5*11,5*2,5

1015 4,5A

X

X

21 70,5*9*2,5

975 4,7C;3B

X

1A

1B

2D

X

3B A1

X

X

X

X

X

22 70,5*6,5*2,5

595 X

X

X

2A

2C

X

1A

X

X

X

X

6,5 BC

23 70,5*10*2,5

940 X

X

1A

2A

3C

X

2A 2B

X

X

X

X

X

24 70,5*11,5*2,5

985 X

X

2B

3B

1D

X

X

X

X

X

X

X

Alcoba Campos Roberto, 2009

86

se evidencia grietas en el sector de los nudos

encorvadura poco notoria por defectos de corte

del centro de los nudos

Desarrollo de un programa de secado convencional para la madera de Teca (Tectona grandis Lin. f.), a escala de laboratorio

25 70,5*7,5*2,5

765 X

X

1A

3A

X

X

1A

X

SI en B

X

X

6,5BC

26 70,5*8,5*2,5

740 X

X

1A

X

4C

X

1A 1B

X

X

X

X

4,9 DB

27 70,5*13,5*2,5

1410 X

X

1B

X

X

X

1B

X

X

X

X

X

28 70,5*8*2,5

835 X

X

1B

X

X

X

X

X

X

X

16,5BC

29 70,5*7,5*2,5

620 X

X

X

3B

4D

X

X

X

X

30 70,5*8*2,5

840 X

X

1A

2A

X

X

X

X

X

X

X

31 70,5*9,5*2,5

800 1,5A

X

2B

1B

X

X

1A 1A Y 1B 2A y 2B

X 2,5*2,7 A

X

X

X

X

X

32 70,5*9,5*2,5

810 X

X

X

X

2C

X

X

X

X

X

X

33 70,5*9*2,5

780 X

X

X

X

3D

X

X

X

X SI en A

X

X

X

presenta moho en B perfil 3y4 en el nudo se aprecia grietas pequeñas

X

moho en area de contac. (separador y madera)

34H1

48,8*13,3*2,5

800 35B 7B

X

2A

2B

3D

X

X

X

X

X

X

X

35D1

48,8*13,3*2,6

800 X

X

1A

X

2D

2 A3

1A

X

X

X

X

X

36 70,5*7,5*2,5

575 X

X

1A

1B

1C

X

X

X

X

X

X

33 BC

torceura poco notorio por defectos de corte

37 70,5*9,5*2,5

965 variable

X

1A

3A

4D

X

1A 1B

X

X

X

X

11,5AC

grietas 2,7A; 1,7C; 1,1D

38 70,5*13*2,5

785 16A

X

2A

X

X

X

X

X

X

X

X

X

39 70,5*9*2,11

840 variable

X

2A

2A

1C

1A 1B

X

X

X

X

X

grietas 3,5A; 4,5A; 1,4D

40 70,5*8*2,5

890 X

X

2A

1A

X

X 2 en A4

X

X

X

X

6,5BC

41 70,5*9,5*2,5

745 X

X

2A

1B

X

X

X

SI en A

X SI en A

X

X

X

grietas se originan del nudo moho en area de contact. (separador y madera)

580 X

42 70,5*6,5*2,5

X

1A

X

X

X

X

X

X

X

X

27DB

X

1A

X

2C

X

X

X

X

X

2B

X

2C

2B 2A

X

X

X 20*0,5 B

X

44 70,5*9*2,5

1005 X 11,8B y 730 4B

X

X

45 70,10,5*2,5

1006 X

43 70,5*11,5*2,5

X

2A

2A

3C

X 2 en A4 3 en A4

2A

X

X

X

X

X

46 70,5*11*2,5

970 37A

X

1A

X

2D

X

X

X

X

X

X

X

47 70,5*7,5*2,5

665 X

X

2A

2B

X

X

1A

SI en B

X

X

X

5BC

870 7,5C; 7B

X

2A

X

3D

X

1A 1B

SI en A

X

X

X

4CD

X

1A

2A

4C

X

1A 1B

X

X

3*1,2 B

X

685 2,5B

X

1A

2A

3C

X

X

X

X SI en B

X

X

X

51 70,5*9,5*2,5

845 X

X

1B

1A

3C

X

X

X

X

X

X

X

52 70,5*11,5*2,5

1080 X

X

1B

1B

4C

X

1B

X

X

X

6*0,7A

X

796 X

X

2A

X

X

X

2A 2B

X

X

X

X

X

48A1

48,5*11,4*2,5

49 70,5*11,5*2,5 50C1

48,5*11,5*2,5

53 70,5*9*2,5

1140 X

Alcoba Campos Roberto, 2009

87

mancha en perfiles 3 y 4 presenta peque. puntead. de manchas cara B grietas del centro de nudos hacia perifer. 4;1,2 A moho en area de contact. (separador y madera)

Desarrollo de un programa de secado convencional para la madera de Teca (Tectona grandis Lin. f.), a escala de laboratorio

54 70,5*11,5*2,5

1020 X

X

2B

4A

3D

X

X

X

X

X

X

X

55 70,5*7,5*2,5

735 X

X

1B

1B

3C

X

X

X

X

X

X

X

56 70,5*8*2,5

740 X

X

1B

3B

2C

X

X

SI en A

X

X

X

X

1095 X

X

3B

X

3D

X

2A

X

X

X

X

X

57 70,5*14,5*2,5

moho en area de contact. (separador y madera)

rajar. tr. Dividir en rajas. || 2. Hender, partir, abrir. grieta. f. Hendidura alargada que se hace en la tierra o en cualquier cuerpo sólido. Corte en una superficie o en un cuerpo sólido cuando no llega a dividirlo del todo. EVALUACION DE PRINCIPALES DEFECTOS EN LAS MUESTRAS TESTIGO

Nº

dimensión en cm.

peso grietas

raj.

gr.

cm. Abar. Arque. Enco. Torce. nudo mm. mm. mm. mm.

mancha moho Pudric. Perfor. faltant. cm. cm.

Superf. en cm.

alabeos

arista

H2;1,1 11,5*21,5*2,5

320 X

X

1B

X

X

X

1A

X

X

X

X

X

A2;1,2 11,5*21,5*2,5

310 X

X

2A

X

X

X

1A

X

X

X

X

X

D2;2,1 11,5*21,5*2,5

370 X

X

1B

X

X

X

X

X

X

X

X

X

C2;2,2 11,5*21,5*2,5

370 X

X

X

X

2D

X

X

X

X

X

X

X

Alcoba Campos Roberto, 2009

88

observacion