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El Xilohigrómetro:

Un Guardián para la Industria Maderera María Cristina Rojas Cruz Periodista M&M

Para la industria, controlar la humedad de la madera es tan necesario como obligatorio, razón por la cual los responsables de las tecnologías para conseguirlo, han propuesto equipos que buscan garantizar no sólo la vida útil de esta materia prima, sino procesos de manufactura más eficientes y calidad total en los productos fabricados con ella.

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ara el adecuado uso industrial de la madera, el control de la humedad según el uso y las condiciones ambientales del lugar de destino, es un aspecto primordial, pues este se practica con el fin de evitar defectos en el material como grietas, rajaduras y deformaciones que la afecten, limiten sus posibilidades de aplicaciones y provoquen costosas pérdidas a las empresas que trabajan con ella por productos deficiente en calidad, reclamaciones, devoluciones y la consiguiente publicidad negativa. Las posibilidades de aplicación de la madera como materia prima para diversos procesos industriales, dependen básicamente del secado que se elija para transformarla en un material aprovechable al cien por ciento. En países desarrollados y de tradición forestal, los controles de humedad de la madera son obligatorios, no sólo durante el proceso de secado, sino durante su almacenamiento y transformación.

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Foto: Cortesía Ingesem

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Foto: www.lacoctelera.com/

Foto: www.normericahouses.com

que producen madera aserrada, chapas de madera, contrachapado, muebles, pisos y madera para la construcción.

Vigilar el equilibrio higroscópico de la madera es de suma importancia para las industrias madereras pues les asegura productos “blindados” contra reclamaciones.

La madera es un material con características higroscópicas −propiedad de ganar o perder humedad dependiendo de las condiciones del lugar donde se halla− de ahí la importancia que el constructor, ebanista o carpintero, logre identificar con anterioridad a la realización de su trabajo, parámetros determinantes como la humedad relativa del ambiente y el contenido de humedad de sus piezas de madera a fin de evitar inconvenientes y garantizar la calidad de sus productos. En este sentido, son muy útiles los higrómetros, pues constituyen herramientas confiables para la medición de las variables de humedad y le brindan al empresario la posibilidad de controlarlas, en todo momento, con lo que se ahorra muchos dolores de cabeza.

El higrómetro, por definición, es un instrumento que se usa para medir la proporción de humedad del aire, del suelo, de los vegetales o de un gas determinado, a través de sensores que perciben e indican su variación. Para el caso de la madera se utilizan los xilohigrómetros que miden la cantidad de agua que contiene el material, tanto libre y como de saturación (1); en últimas, se emplean para determinar si la madera está verde o seca, como se expresa en términos coloquiales. La tarea básica de funcionamiento de estos instrumentos es medir el porcentaje de humedad con relación a la resistencia ejercida por la madera al paso de una corriente continua que, a su vez, es proporcional a su contenido de humedad; este registro indica la fuerza con que absorbe la madera el campo eléctrico de alta frecuencia que la atraviesa. Según el ingeniero, Jorge E. Gil Cubides, de GC-Technotrading, empresa colombiana que comercializa y brinda servicios especiales de ingeniería, reparación y calibración de xilohigrómetros: “el mecanismo es sencillo; el instrumento electrónico funciona con unas celdas sensoras, que trabajan con minivoltios y cuando se colocan los dos electrodos en la madera, hacen puente y dan un valor”. Así, existen gran variedad de xilohigrómetros, destinados a la medición de las condiciones ambientales en zonas de secado y almacenamiento de las piezas de madera. Los xilohigrómetros que toman como base la relación entre la humedad y la resistencia son llamados Tipo Resistencia,

Foto: Cortesía Ingesem.

Así lo confirmó, el ingeniero Elkin Vélez, gerente de Ingesem, empresa colombiana especializada en el secado de la madera quien explicó: “se puede considerar que un producto elaborado con madera verde o mal secada, genera un alto porcentaje de sobre costo, pues adiciona el valor de la reparación; los materiales, mano de obra, el costo de oportunidad que supone tener personal ocupado en reparar, sin contar la mala fama que se traduce en pérdida de clientes”.

El Xilohigrómetro y sus Beneficios Los primeros xilohigrómetros datan de 1930 y fueron implementados en el mercado americano, su objetivo −tal como ahora− era efectuar un ensayo rápido, fácil y cuantitativo de la humedad de la madera; hoy, mucho más completos, estos instrumentos se emplean con éxito en distintas industrias

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El xilohigrómetro eléctrico mide las propiedades eléctricas de la madera, tales como la resistencia y la constante dieléctrica.

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EQUIPOS los que relacionan contenido de humedad y constante dieléctrica se conocen como Tipo Capacitivo, y los que relacionan el contenido de humedad y la pérdida de fuerzas de radio-frecuencias, son los Tipo Radio Frecuencia.

A la izquierda xilohigrómetro de radio frecuencia, no destructivo. A la derecha, equipo que mide la resistencia eléctrica de la madera mediante electrodos en forma de agujas, es destructivo.

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Vale anotar que de esta tripleta, los de tipo resistivo dejan una marca en la madera y por ello también se les conoce como destructivos, mientras los de radio frecuencia, que utilizan una placa como medio de contacto de superficie, no dejan marca alguna, por lo que la pieza de madera no se altera y se les denomina no destructivo.

Foto: www.korecgroup.com

Ya, a nivel de presentación de la medición, los xilohigrómetros pueden ser: • Analógicos: entregan la medida mediante un ‘led’ o una aguja que registra hasta el grado máximo que tiene la escala. • Digitales: se ofrecen en presentaciones variadas y brinda un nivel confiable en la lectura de datos. Por lo general poseen una pantalla LSD, una memoria, un ’hold’ y un ‘datalogger’ referido a un almacenador de datos que entrega porcentajes de humedad y que, con un software especial, permite descargar en un

computador la información y posteriormente graficarla.

Características Técnicas

Estos equipos son de funcionamiento sencillo y su mantenimiento se reduce principalmente a la reposición de los componentes, baterías y electrodos. Una revisión periódica durante su funcionamiento reduce al mínimo la probabilidad de falla. La frecuencia de la revisión dependerá del ritmo de trabajo al que se someta al aparato.

Pese a la sencillez de su funcionamiento, existen unas características propias de estos instrumentos que deben considerarse no sólo al momento de usarlos, para obtener una medida precisa y una lectura correcta, sino también de elegirlos.

TIPOS Y OPERACIÓN DE LOS XILOHIGRÓMETROS Resistencia

Radio Frecuencia

Elementos de medición

Electrodos.

Placa.

Profundidad de medición

A elección.

Hasta 50 mm.

Contacto

Clavando los electrodos en la madera.

Apoyando la placa sobre la superficie a medir.

Rango de medición

6 – 25% error ± 1%

0 – 25% error ± 1%

Factores que influyen en la medición

• • • • • • • • • •

• • • • • • • • •

Especie. Humedad superficial. Espesor de la madera. Temperatura. Contacto de los electrodos. Presencia de electrolitos. (Madera tratada). Humedad relativa alta. Número de determinaciones. Factor personal.

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Especie. Densidad anhidra. Humedad superficial. Espesor del material. Contacto de la placa. Presencia de electrolitos. (Madera tratada). Número de determinaciones. Factor personal.

• Campo de medición: por ser un porcentaje, el dato que entrega el xilohigrómetro en el rango de medición puede ser de 0 a 100. Sin embargo, hay que tener en cuenta que sobre el punto de saturación de las fibras (PSF= 30 por ciento de H. de madera) todos los equipos son poco confiables y erráticos, de ahí que se considere el rango de 6 por ciento a 30 por ciento, el que arroja el más bajo nivel de error. Por debajo de 6 y sobre el 30 por ciento, la conductividad no es la mejor –a razón del exceso o defecto de agua–, por lo que estos valores no deben ser tomados en cuenta. • Visor o pantalla: la claridad en visualización de la medida es fundamental, y en este sentido las pantallas LSD, en los digitales son ideales. Los análogos se valen de una similar a la de un reloj o un velocímetro.

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EQUIPOS • Alimentación: según sea el tipo de xilohigrómetro, existen tres opciones básicas: baterías alcalinas de alta duración, recargables o para el caso de los xilohigrómetros estáticos, electricidad a 110V.

ajuste por temperatura lo que permite, a los de tipo resistencia, medir en condiciones de temperatura cercana a 100 °C. En el caso de los xilohigrómetros radio frecuencia, la temperatura no les afecta.

• Precisión: en el caso de los xilohigrómetros es fundamental conocer este parámetro, pues de él se deriva el nivel de tolerancia deseado. Se considera que hay siempre un margen de error de ± 2 por ciento, pues existen muchas variables pueden incidir en el resultado. Según el ingeniero Jorge E Gil Cubides de GC Technotrading, para lograr precisión total, es necesario aplicar algunas pruebas de laboratorio.

• Alarma: algunos modelos digitales poseen un mecanismo de alarma que arroja avisos constantes si se superan los límites que el propietario del xilohigrómetro ha especificado con anterioridad para el caso del manejo del almacenamiento de madera.

“Hay que tener en cuenta que el medidor de humedad es una herramienta indispensable pero no cien por ciento segura; si hay dudas, el mejor método es el laboratorio... además, es para utilizarlo todos los días, no mantenerlo guardado en el cajón del jefe por años”, argumenta Adolfo Aristizábal Taylor, Gerente General de Aristizabal y Jinete Ltda. • Condiciones ambientales de uso: 0 a 40 °C y de 0 a 85 por ciento de humedad relativa, fuera de estos rangos de funcionamiento son bastante inestables, dado que los sensores pueden variar estos intervalos. Por lo general, los equipos cuentan con

Ahora bien, según el especialista de GC-Technotrading, es fundamental para el óptimo funcionamiento de estos instrumentos y evitar las consecuencias que arrojan las lecturas erróneas, seguir una serie cuidados mínimos: • No golpearlo, no mojarlo y no exponerlo a un nivel de humedad superior al 20 por ciento (debe guardarse en un lugar seco). No acercar el medidor de humedad a lugares con tensión eléctrica, pues esto puede deteriorar o destruir el equipo. • Usar siempre baterías alcalinas de alta duración. No someterlo a sobrecargas de corriente, en especial si se trata de medidores de ambiente o sistemas integrales para grandes superficies.

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• Usar sólo electrodos calibrados de medición de fábrica (no puntillas). Cada equipo está provisto de unidades de puntas que deben reponerse periódicamente, ya que con el uso en maderas duras pueden quebrarse. • Si se desea medir promedio de humedad, deben usarse electrodos comunes; para el caso de mediciones de humedad a una profundidad determinada, lo correcto son los electrodos recubiertos. Esto es válido para los xilohigrómetros y para los controladores de secaderos. (Ver hoja de proceso- Tipificación de electrodos). • Por lo general, en la medición de astillas y nudos aparece un valor de medición ligeramente superior, mientras que en las roturas el indicador de humedad es algo más bajo del valor real de humedad existente, por lo que en ambos casos se deben realizar varias mediciones en las zonas cercanas. • La superficie a medir debe estar cepillada para obtener valores veraces, ya que cuando se hacen mediciones sobre superficies muy ásperas en madera aserrada, resultan valores muy bajos que obligan a una nueva toma. De igual manera debe retirarse cualquier cuerpo extraño, debajo de la madera (salvo poliestireno) ya que esto puede influenciar la medición.

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• Al momento de la medición, la temperatura de la madera debe ser aproximadamente, la misma que la del equipo. Es aconsejable hacer mediciones a lo largo de la madera para determinar valores promedio y valores pico. Normalmente, los medidores de fabricación norteamericana son calibrados para el pino Oregón, y los de origen europeo para especies como la Haya, la Epicea o los pinos europeos.

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• Retirar la batería del instrumento, en caso de no utilizarlo por un tiempo prolongado.

• El hecho de medir en el sentido de la fibra o en contra del mismo afecta el resultado de la medición, ya que los equipos indican la medición en sentido de las fibras y con los

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EQUIPOS electrodos colocados uno al lado del otro (2.0 -3.0 cm) en forma perpendicular a las fibras. • Para medir madera contrachapada y tableros de pequeño espesor son ideales los xilohigrómetros de electrodos de superficie, y para madera aserrada, y de construcción, los electrodos de profundidad. En este sentido vale señalar que no todos los tipos de madera presentan la misma conductividad, por lo que la medición debe hacerse de acuerdo al material, de hecho, los xilohigrómetros están equipados con un selector por grupo de madera. • A la hora de usar medidores del tipo radio frecuencia es importante conocer la densidad anhidra (sin agua) del grupo de madera a la que pertenece la pieza a medir, para así seleccionar el grupo de medición.

Así pues, antes de comprar un equipo para medir la humedad de la madera, el interesado debe tener una idea clara de los trabajos que realizará con el instrumento, para lo cual debe considerar los rangos de calibres o espesores y los tipos de madera a trabajar, si lo necesita de contacto o con clavos, si lo usará en línea o portátil, si medirá superficies curadas chapas o contrachapados y claro, los precios. “Los xilohigrómetros ofrecen al industrial una gran ayuda en el control de humedad de la madera si son usados correctamente, porque si bien, no tienen la misma exactitud de métodos como el gravimétrico, si brindan innumerables condiciones positivas”, según la ingeniera María Elena Atencia, responsable de Investigación y Desarrollo de göttert.

DE SUMA IMPORTANCIA Leer y aplicar siempre el manual de operación, pues algunos equipos incluyen, por ejemplo, más de 1.000 tipos de madera y cómo medirlas, lo que resulta una información vital. Exigir la demostración y entrenamiento por parte del proveedor del equipo para su uso, pues muchos se dañan por mala operación. De igual manera, si se adquieren equipos complejos lo ideal es que se capacite mínimo a cinco personas relacionadas con el área de manejo. “Muchos creen saber mucho de lo que no saben en realidad” comenta el ingeniero Gil. Revisar la tarjeta interna cada dos años, pues se descalibra o desgasta, por lo que es necesario cambiarla. Cada año, estos equipos deben someterse a mantenimiento de especialistas que pueden hacer pruebas electrónicas de las puntas sensoras o electrodos, contra el patrón de cada modelo. Es importante tener en cuenta además −como lo afirma el gerente de Aristizabal & Jinete Ltda− que la madera “puede engañarnos” porque ningún medidor sabe de dónde toma la medida. Por ejemplo, una tabla de 25 mm, muy bien seca al 10 por ciento pasa la noche en un ambiente húmedo y al tomar la medida en la mañana puede indicar 12 o 14 por ciento; y si se le deja unos minutos al sol y se vuelve a medir nuevamente, la lectura dará 10 por ciento, lo que sucede porque estos instrumentos miden la máxima de la superficie.

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EQUIPOS Novedades y Variedades

HOJA DE PROCESO: TIPIFICACIÓN DE ELECTRODOS

Aunque en el mundo existen hoy más de 150 marcas con sus respectivos modelos de xilohigrómetros análogos o digitales, se han desarrollado novedosos modelos que facilitan la medición y que dan muestra de los avances que en este aspecto han logrado los fabricantes de países como Alemania, Estados Unidos, Austria, China, Japón, Corea, Italia y Canadá. De hecho, la más reciente tecnología en xilohigrómetros está basada en rayos infrarrojos que pueden alcanzar distancias de penetración en la medición de 4 a 12 pulgadas para diámetros entre 0.8 y 2.5 pulgadas de diámetro circular. Sin embargo hay que tener en cuenta, en este tipo de instrumentos, la proximidad y estado del xilohigrómetro en la superficie a medir, pues no es posible hacer cálculos a través de superficies transparentes (plástico o vidrio), y que factores como el vapor, el polvo o el humo pueden impedir una medición precisa. En Colombia, existen varias empresas que fabrican instrumentos utilizados para monitorear el contenido de humedad de piezas de madera −tanto en exteriores como dentro de las cabinas de secado− así como representantes de cabinas para secado de madera que ofrecen estos productos, algunos con la posibilidad de enlazarlos con los PC o computadores personales a través de puertos seriales; de esta manera es factible controlar fácilmente cualquier proceso, bien sea de secado o aquellos que demanden mediciones precisas en tiempo real. Los xilohigrómetros se adaptan a todos los presupuestos ya que en el caso de los análogos, utilizados para tareas muy simples y que no

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Visualización Operativa Espesor de la madera ¾” (19,1mm) 1”(25mm) 1”(26 –35 mm) 1 ½”( 40 –45 mm) 2” (50 –60 mm) 3” (75mm)

PC Electrodo 10 mm 10 mm 15 mm 15 mm 25 mm 25 mm

Si

Si

requieren tanta precisión, se pueden encontrar aparatos desde $35.000, y digitales desde $450.000 hasta $3.500.000; esto, considerando que actualmente debe tenerse en cuenta la fluctuación del dólar para adaptar los precios, pues en el 98 por ciento de los casos, los xilohigrómetros son importados.

Autocontrol

Plan de Reacción

Definir la medida adecuada de los electrodos de acuerdo al espesor de la madera a medir.

Verificar que los pares estén compuestos por electrodos de igual longitud.

Colocar pares de igual longitud y acorde al espesor de la madera.

Definir si se usarán electrodos recubiertos (1) o electrodos comunes (2).

Verificar que los pares estén compuestos por electrodos de igual característica (1 o 2).

Colocar pares de igual características.

Colocar los electrodos (ambos tipos) en sentido transversal de la veta de la madera, con una separación entre ellos de 2 a 3 cm y una profundidad equivalente a los 2/3 del espesor de la madera.

Controlar la equidistancia y profundidad.1 –Electrodos recubiertos: la medición sólo se hace en el extremo.2 –Electrodos comunes: la medición se hace en toda la longitud.

Corregir separación entre electrodos.

Fuentes •

Ing. María Elena Atencia Investigación y Desarrollo. GÖTTERT. [email protected]

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Jorge E. Gil Cubides. Ingeniero mecánico y electrónico, Universidad América y actualmente, Ingeniero de instrumentación y proyectos de GC-TECHNOTRADING. [email protected] - jorgenenrique181@ yahoo.com.mx

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Elkin Vélez. Gerente INGESEM - Ingeniería En El Secado De La Madera Ltda. [email protected]

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Daniel Fernando Valderrama D. Asesor Técnico. Blamis Dotaciones Laboratorio Ltda. [email protected]

•

Bibliográficas: Conceptos Básicos y bases físicas para el secado de la madera. Profesor: Néstor Mora. P

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www.ehassmann.com/GANN/menugann_ es.htm - www.globalw.com/products - www. termomed.net - www.pce-iberica.es - www. infoagro.com

Citas 1) La madera posee interiormente, tres tipos de agua: agua libre en estado líquido y presente en las cavidades o lúmenes de las células; agua de saturación presente como vapor de agua en la pared celular y agua de constitución, que forma las cadenas de hidrógeno de la celulosa hemicelulosa y lignina. Son de interés para la industria de la madera, la medición de control y el uso, los dos primeros tipos de agua, así, los xilohigrómetros miden la humedad correspondiente al agua libre y de saturación, no la de constitución.

Descripción

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