Secado de la Madera

Características de la Madera. Humedad. Saturación de la Fibra. Equilibrio de la Madera. Contracción y Expansion. Madera Seca

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El proceso de secado
o (,,) ,- EL ALMACENAMIENTO V LA , CONSERVACION DE LOS GRANOS Parte 2.- Instalaciones para el secado de los granos En esta segunda parte se analiza

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SECADO DE LA MADERA INTRODUCCIÓN: Se ha comprobado, que la madera al secarse mejora sus propiedades tecnológicas, por eso es que prácticamente todas las maderas reciben un acondicionamiento fÃ-sico antes de su empleo. La eliminación del agua obedece a diversos propósitos, algunos de los cuales, son indispensables para conseguir la buena calidad de los productos acabados. La irracionalidad actual de no secar la madera aserrada se manifiesta claramente en las enormes pérdidas económicas, transportando la madera verde desde las lejanas zonas productoras en la AmazonÃ-a y Selva Central sobre difÃ-ciles caminos de la Sierra hacia Lima, el centro de consumo más importante del paÃ-s. Se estima que sólo desde Pucallpa a Lima se transportan anualmente alrededor de 50 000 t de agua, lo que equivale actualmente por concepto de flete a aproximadamen-te $EE.UU. 1,8 millones. (Proyecto Mejoramiento de los Sistemas de Extracción y Transformación Forestal PNUD/FAO/PER/003) Además, al no tratar la madera contra insectos ni apilarla debidamente, previ-niendo el ataque y desarrollo de hongos, se causan no sólo pérdidas económicas sino, sobre todo, un creciente desprecio de la madera aserrada en sus muchos y variados campos de aplicación. DifÃ-cilmente, podrá promocionarse una utiliza-ción más amplia de la madera aserrada, no tratada contra insectos y hongos, in-correctamente dimensionada, no clasificada y ni siquiera seca. Cualquiera que sea el método empleado para secar la madera, debe tenerse en cuenta, que en este proceso se producen cambios que pueden originar anormalidades capaces de cambiar radicalmente el principio básico de la técnica del secado, el cual no sólo se limita a secar la madera, sino que considera fundamental el hecho de que no se produzcan defectos que desvaloricen a la madera, además de tener en cuenta la rapidez y economÃ-a del secado.

Formas de contracción en diferentes partes de la Madera. CARACTERISTICA DE LA MADERA PARA EL SECADO SER ANISOTRÓPICA:

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Significa que tiene distintas caracterÃ-sticas (fÃ-sicas y mecánicas) y comportamiento respecto a diferentes zonas, es decir, la madera no se comporta de la misma forma en el sentido tangencial que en el radial o el longitudinal. También sus propiedades son distintas a diferentes alturas del árbol y en sentido transversal desde la médula a la corteza.

SER HIGROSCÓPICA: Significa que la madera tiene la capacidad de captar y liberar agua. Si la madera seca se lleva a un ambiente húmedo esta absorberá agua (humedad). Y si el ambiente es más seco la madera perderá agua. Esta propiedad es la responsable de los cambios dimensionales de la madera. SER BIODEGRADABLE: Esto significa que la madera se puede degradar. Este mecanismo lo efectúan los microorganismos como bacterias, hongos, mohos y otros. Al degradar la madera la convierten en abono para la tierra y ser útil para otros vegetales.

• De acuerdo a su estructura anatómica dentro de un mismo árbol se pueden distinguir distintos tipos de madera con cualidades y caracterÃ-sticas diferentes..

PROPIEDADES DE LA MADERA IMPORTANTES EN EL SECADO 2

HUMEDAD EN LA MADERA: El agua se encuentra en la madera bajo tres formas di-ferentes: 1. Agua libre: Es el lÃ-quido contenido en las cavidades celulares. • Agua higroscópica o de saturación: Es el agua que se encuentra entre las fibras de la madera, que constituyen la pared celular. Está constituida por agua de sorción quÃ-mica (6%); agua de adsorción (6 a 15%) y agua de condensación capi-lar (15 a 30%). • Agua de constitución: Se encuentra como constituyente de la célula. No puede ser eliminada sin alterar la constitución quÃ--mica de la pared celular (combustión). PUNTO DE SATURACIÓN DE LA FIBRA: Cuando la madera se seca, el agua que está en el lúmen celular (agua libre) es la primera en evaporarse; luego de esto recién las paredes celulares comienzan a perder agua. A este momento se le llama P.S.F. Este punto fluctúa −entre 25 y 45%, pero se admite, para la generalidad de las maderas como de 30%. Sobre el p.s.f. todas las propiedades mecánicas de la madera son independientes del contenido de humedad y no sufren variaciones. Bajo el p.s.f. hay una dependencia casi total de las propiedades mecánicas, como contracción, peso especÃ-fico, propiedades eléctricas, térmicas y acústicas.

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FLUJO DE HUMEDAD: Durante el proceso de secado, se evapora primeramente el agua libre contenida en las cavidades celulares de la madera. Una vez evaporada la humedad de la su-perficie, comienza un flujo continuo de agua desde el centro o la parte más hú-meda hacia la superficie o parte más seca de la madera. Este movimiento de hu-medad es el resultado de la acción capilar del agua. Indispensables para el flujo de humedad son la permeabilidad y, particularmente, las fuerzas capilares que "jalan" el agua desde el centro hacia la superficie de la madera. El movimiento del agua libre por fuerzas capilares es aproximadamente 50 veces más rápido en sentido paralelo que perpendicular a las fibras de la madera, lo que explica la costumbre de algunas empresas madereras de proteger los extremos de trozas y aun tablas bajo condiciones muy favorables, evitando un secado excesi-vamente rápido y asÃ- los defectos inherentes como grietas o rajaduras. Formas del Movimiento del Agua en la Madera CONTENIDO DE HUMEDAD (CH): Se define como el peso del agua contenido en la madera y referido al peso seco de la misma. Por lo general es expresado en %. Numéricamente se indica de la siguiente forma:

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Donde: Ph = Peso de la madera húmeda (g, kg, lb) Ps = Peso seco de la madera (g, kg, lb) IMPORTANCIA DEL CONTENIDO DE HUMEDAD DE LA MADERA Dentro del rango higroscópico (0 a 30% de CH), influye significativamente sobre las siguientes propiedades: • • Propiedades de resistencia • Dureza • Resistencia a la abrasión • Maquinado • Valor calorÃ-fico • Conductividad térmica • Conductividad eléctrica • Densidad • Estabilidad dimensional • Resistencia al ataque de hongos • Rendimiento y calidad de pulpa

Tiene importancia también para los siguientes efectos: • Procesos de secado • Acabado de superficies • LÃ-neas de encolado • Doblado de madera • Transportación y manejo EL CONTENIDO DE HUMEDAD DE EQUILIBRIO DE LA MADERA: Es Dependiente de los siguientes Factores: • Especie de Madera. • Proporción de Extractos. • Temperatura y Humedad Relativa del aire. • Antecedentes de la exposición previa de la madera. • Esfuerzos mecánicos: Tensión o Compresión. • Tratamientos térmicos, impregnación. • Interacción de todos los factores antes mencionados. VARIACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD DE LA MADERA: • 40% 40 a 100% > 100% Ejemplo de CH:

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El peso húmedo de una muestra de madera es de 76 gr, al momento de cortarse. Después de haberla secado en horno, a 103 +− 2°c hasta peso constante, la muestra pesa 40 gr. Cuál es su contenido inicial de humedad? CH = 76 − 40 x 100 = 90 % 40 CONTRACCIÓN Y EXPANSIÓN DE LA MADERA: Son los cambios de dimensiones que experimenta la madera en los sentidos radial, tangencial y axial, como consecuencia del cambio de humedad. Para calcular el cambio de dimensión de una pieza de madera, se puede emplear la siguiente fórmula: Donde: CD = cambio de dimensión C = contracción DO = dimensión original AsÃ- por ejemplo. Si una tabla de 8 en dirección tangencial, al secarse hasta 20% de humedad, se contrae 3.7%, qué cambio experimentará? CD = 3.7 x 8 = 29.6 = 0.296 100 100 La dimensión final será: 8 − 0.3 = 7.7" A QUÉ LLAMAMOS MADERA SECA? En realidad, no existe un lÃ-mite neto que permita dar una definición exacta de lo que es la madera seca. Entre lo que consideramos como "húmedo y seco" para la madera, existe una Ã-ntima relación de uso. AsÃ- por ejemplo, cuando utiliza-mos tablas de tornillo para confeccionar cajones para embalajes y la madera está a 23% de humedad, consideramos que está seca y es aparente para ese uso. Pero si con estas tablas queremos hacer ciertos muebles, se tendrá que admitir que aún están húmedas y que deben secarse hasta 13−15% para que los muebles no sufran deformación. Ejm: en el caso de la Capirona cuya madera es utilizada para cajones de embalaje donde su condición de uso es de 20% de CH, y en el caso de esta misma para pisos es de 10 a12 %. Es decir para un contenido de humedad de 20% seria excesivo para ser utilizado para pisos. Por esta razón, se puede aceptar como una buena definición la siguiente: madera seca, es aquella que posee un contenido de humedad que está de acuerdo a las necesidades del uso a que se la destina. Toda madera que contenga más humedad que la requerida para su uso, será húmeda. PORQUE SECAMOS LA MADERA?

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Para su utilización óptima, la importancia del secado de la madera en general y de la madera aserrada en especial, se destacan a continuación: • Mejora la estabilidad dimensional de la madera. • Cumplir especificaciones de mercado. • Mejora las propiedades FÃ-sicas y mecánicas (MOE; MOR). • Se logra reducir el peso de la madera, lo que incide directamente sobre el transporte y manipuleo. • La madera seca aumenta sus valores de dureza, con lo que se mejoran las condiciones de trabajabilidad. • Mejoran las condiciones para tratamientos superficiales (recubrimientos preservantes). • La madera seca permite obtener buenos acabados, ya que las pinturas, lacas y barnices, se toman bien. 8. El encolado se produce bien sólo en la madera seca. 9. La madera se vuelve un material casi inmune al ataque de los hongos de pudrición. 10. Se evita defectos posteriores en la construcción. 11. Se reduce la conductividad térmica y eléctrica; al reducir el CH, la madera adquiere buenas caracterÃ-sticas aislantes, convirtiéndose en un material muy apropiado para construcción y uso en general. La madera húmeda es más elástica que la seca, lo que pue-de ser conveniente para ciertos casos, como para algunos casos de aserrado. Además de las consideraciones anteriores podemos destacar otras de importancia que son: • El secado de la madera permite ordenar y racionalizar el uso de la materia prima, desde su extracción del bosque hasta su puesta en obra. • El convencimiento de las ventajas del secado, incentiva a los industriales a reequipar y modernizar sus instalaciones, con el objeto de obtener mejores producciones y costos operativos más bajos. FACTORES BÃSICOS DEL SECADO REQUERIMIENTOS GENERALES: Aunque los procesos de secado artificial y al aire libre son diferentes, dado sobre todo que las condiciones atmosféricas del ambiente pueden variarse artificial-mente en una cámara de secado, pero no asÃ- al secar la madera al aire libre, son iguales los factores básicos por los cuales se rigen ambos procesos. Antes de referirse a esos factores, es preciso destacar que cualquier método de secado debe cumplir los siguientes requerimientos generales: • El contenido final de humedad de la madera seca debe corresponder a la humedad de equilibrio del ambiente, donde se utilizará la madera. • Las variaciones de humedad entre las diferentes piezas de madera y las varias partes de la misma pieza deben ser lo más pequeñas posible. • El proceso de secado no debe causar defectos de ninguna clase. • El secado debe ser lo más rápido y económico posible.

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Sólo aplicando y controlando estrictamente las medidas necesarias para satis-facer estas exigencias, se logra un secado eficiente y económico. CALOR: La razón principal por la cual se requiere calor en el proceso de secado, es la ne-cesidad de contar con la energÃ-a necesaria para evaporar el agua contenida en la madera, sea en forma libre o higroscópica. Si se considera que para reducir el contenido de humedad de un pie tablar re-cién aserrado hasta una humedad de equilibrio de alrededor de 15%, debe evaporarse aproximadamente 1 kg de agua, es fácil formarse una idea no sólo del volumen y peso de agua que contiene la madera, sino también de la energÃ-a necesaria para evaporarla antes de poder utilizar la madera racionalmente. Puede agregarse que se requieren aproximadamente 1 500 kcal, lo que equivale más o menos al valor calorÃ-fico de 0,5 kg de leña seca para evaporar 1 kg de agua. Otro motivo para el requerimiento de calor es el hecho que el flujo de humedad desde el centro hacia la superficie de la madera es más rápido a temperaturas elevadas. Sin embargo, al acelerar el proceso de secado, usando temperaturas altas, debe tenerse presente el peligro de defectos que se presentan en caso de no ajustar la humedad de aire a la alta temperatura empleada. HUMEDAD DE AIRE: El aire atmosférico es una mezcla de gases y vapor de agua llamado humedad de aire, que se suele expresar en dos formas distintas: • Humedad absoluta de aire y • Humedad relativa de aire. Mientras la humedad absoluta de aire indica el peso de vapor en un metro cúbi-co de aire (gr/cm3), la humedad relativa es la relación entre el peso del vapor de agua existente en el aire y la cantidad máxima de humedad, también llamada aire saturado, que puede tener a una temperatura ambiental dada. Humedad relativa (Hr) = Peso del vapor de agua en el aire x 100 . Peso del vapor de agua en aire saturado Por consiguiente, la humedad relativa indica el grado de saturación del aire ex-presado en porcentaje a una temperatura dada. Si el aire está saturado de vapor como, por ejemplo, la neblina, su humedad relativa es 100°/o y, por consiguien-te, no permite el secado de la madera. Si, por el contrario, el aire está comple-tamente seco, su humedad relativa es 0%, una condición, que sólo puede crear-se artificialmente (laboratorio). CIRCULACIÓN DE AIRE: De lo anterior, se desprende que existen dos alternativas para procurar la evapo-ración del agua de la madera y, en tal forma, acelerar el proceso de secado: • Reducir la humedad de aire y/o • Aumentar la temperatura. Sin embargo, hay otro factor de suma importancia que es la circulación de aire. El aire es el conductor del calor y el portador de la humedad evaporada de la ma-dera. Por tal razón, debe existir una velocidad 8

adecuada de aire para calentar de modo uniforme la madera y transportar el aire cargado de humedad de la superfi-cie de la madera a la atmósfera. Esto vale tanto para el secado artificial como natural, aunque es obvio que el calentamiento uniforme de una estiba de madera o la circulación pareja del aire puede asegurarse más fácilmente en forma artificial. En vista que el aire, que pasa por una estiba de madera, se enfrÃ-a en la medida que absorbe humedad, llegando rápidamente a su punto de saturación, es de su-ma importancia una debida velocidad de aire con el fin de sustituir a la brevedad posible el aire húmedo por aire fresco. Este requerimiento es imperativo para el secado artificial como natural, no obstante las limitadas posibilidades de variar mayormente la circulación de aire durante el secado al aire libre. UNIVERSIDAD NACIONAL AMAZÓNICA DE MADRE DE DIOS INGENIERÃA FORESTAL Y MEDIO AMBIENTE TALLER DE SECADO DE LA MADERA − 2010 MUY HÚMEDA HÚMEDA POCO HÚMEDA CONTENIDO DE HUMEDAD DE LA MADERA CD = C x DO 100 11

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