Protocolo de secado Final (amg)

2011
INSTITUTO DE TECNOLOGIA DE
PRODUCTOS
FORESTALES
–
INSTITUTO DE MANEJO FORESTAL
UNIVERSIDAD AUSTRAL DE CHILE
PROTOCOLO DE SECADO DE
EUCALIPTO NITENS
LUIS INZUNZA DÍEZ
INDICE
1.
INTRODUCCIÓN................................................................................................................ 1
2.
2.1
2.2
2.3
FACTORES DE LA MADERA Y EL AMBIENTE ........................................................ 2
Propiedades físicas de la madera ............................................................................................ 2
Otras características de la madera que afectan el secado......................................................... 5
Factores y propiedades ambientales relacionados con el secado ............................................. 6
3.
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
ENCASTILLADO DE la MADERA ................................................................................... 8
Tratamiento de la madera aserrada.......................................................................................... 8
Dimensiones de castillos ........................................................................................................ 9
Listones (palillos) separadores o virolos ................................................................................. 9
Separación entre piezas aserradas ......................................................................................... 10
Contrapesos ......................................................................................................................... 10
4.
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
SECADO AL AIRE ............................................................................................................ 11
Cancha de secado ................................................................................................................. 11
Distribución y orientación de los castillos en la cancha ......................................................... 12
Espaciamiento ...................................................................................................................... 12
Cobertura y techos ............................................................................................................... 13
Acciones durante el proceso de secado ................................................................................. 14
5.
5.1
5.2
5.3
5.4
SECADO ARTIFICIAL .................................................................................................... 18
Operaciones previas al cargado de la cámara ........................................................................ 18
Carga en la cámara ............................................................................................................... 19
Programas de secado ............................................................................................................ 20
Etapas del proceso de secado ................................................................................................ 22
6.
DEFECTOS DEL SECADO .............................................................................................. 30
7.
7.1
7.2
7.3
7.4
CONTROL DEL PROCESO DE SECADO ....................................................................... 36
La muestra ........................................................................................................................... 36
Contenido de humedad de la pieza........................................................................................ 37
Control de gradiente de secado ............................................................................................. 39
Control de tensiones de secado. .......................................................................................... 40
1. INTRODUCCIÓN
En la actualidad el secado del Eucaliptus nitens ha resultado ser un aspecto crucial del proceso
productivo de la especie, pues ha devenido en un proceso largo, costoso y de inciertos resultados
finales. En la medida que se avance en su tecnología de secado, muchos de los problemas actuales
disminuirán y la especie se hará atractiva para los procesadores de madera aserrada. Por ello, uno de
los principales objetivos del PIT-Nitens es generar una pauta o protocolo de procesamiento en
general de la especie, del cual una parte es el protocolo de secado que se presenta en este
documento.
Un protocolo de secado para el nitens necesariamente debe recurrir a muchos aspectos del secado
en general, los que sin duda son la base del nuevo conocimiento que se ha ido generando en torno a
la especie. Sin embargo, en conjunto con el PIT-Nitens se ha decidido circunscribir a este informe
sólo los elementos específicos de su secado, tarea relativamente compleja, pero que ha logrado
plasmarse en gran medida. De esta forma, se pretende lograr un documento relativamente breve y
que sea de fácil acceso a los usuarios que busquen solución a algunos de los principales problemas
que presenta el nitens.
Este protocolo debe tomarse como una guía para aprender a secar una especie difícil de secar como
el nitens, siempre y cuando se tengan algunos conocimientos de secado. De lo contrario, lo más
probable es que se incurra en errores y, como consecuencia, en pérdidas de madera en procesos
reales. Uno de los aspectos más importantes en el secado, aparte de los aspectos técnicos
propiamente tales, es la atención permanente, diaria, del operador del proceso de secado, lo que
tomando en cuenta que es un proceso largo (semanas y meses dependiendo del tipo de secado)
pueda a primera vista resultar excesivo. Pero, no lo es, pues el más mínimo detalle repercute en
defectos difíciles de revertir. El operador debe además registrar y sistematizar los datos del secado,
de modo tal de ir acumulando experiencia objetiva que le permita mejorar permanentemente el
secado nitens.
Gran parte de los antecedentes que conforman este protocolo se basan en la experiencia personal del
autor, proveniente del secado de especies refractarias y muy difíciles de secar como algunas
especies nativas, ensayos anteriores con el propio nitens y ensayos específicos para el desarrollo de
este protocolo. Obviamente el tema se acota, pero no se agota. En opinión del autor, quedan todavía
varios aspectos por dilucidar, los cuales a falta de proyectos concretos de investigación se irán
dilucidando de a poco, a medida que los productores de madera se aboquen a producir nitens seco.
Mientras más seriamente se emprenda esta tarea, más pronto se tendrán respuestas a las
interrogantes que aún están pendientes de respuesta.
El autor agradece al PIT-Nitens la oportunidad y confianza por el trabajo encomendado. También a
las empresas socias del proyecto que permitieron la realización de ensayos industriales, y
finalmente a los colegas que colaboraron en los ensayos, capturando información y revisando y
corrigiendo este documento.
1
2. FACTORES DE LA MADERA Y EL AMBIENTE
Se entregan breves antecedentes de cómo influyen o afectan en el proceso de secado las
propiedades físicas y características de la madera de Eucalyptus nitens, junto con los factores
relacionados con el clima ambiente que condicionan el comportamiento de la madera. Una de los
aspectos sobresalientes del nitens, es que cualquiera sea la propiedad que se considere, ésta presenta
una alta heterogeneidad en todos los sentidos. En este capítulo sólo se verán aquellas características
más incidentes en el secado de la especie.
2.1 Propiedades físicas de la madera
Las propiedades físicas: contenido de humedad, densidad y variación dimensional tienen directa
relación con el proceso de secado y todas ellas están íntimamente relacionadas, de manera que
cualquier resultado debe analizarse considerando el conjunto.
a) Contenido de humedad
La madera es un material que absorbe o entrega agua según sean las condiciones de temperatura y
humedad relativa del ambiente. Esta propiedad hace que el contenido de humedad de la madera sea
variable dependiendo del ambiente en que se encuentre.
Según la humedad de la madera se distinguen cuatro estados principales:
•
Máximo contenido de humedad.
En los árboles en pie de nitens es común encontrar
humedades iguales o superiores a 180 % lo que depende del tipo de madera y de la densidad
de ésta.
•
Humedad de equilibrio o estado seco al aire. La madera, en contacto con el medio, tiende a
adquirir una humedad que depende de la humedad del medio que la rodea. En la región de
Los Ríos la Humedad de Equilibrio es de 15 y 21 % en verano e invierno respectivamente.
Concepto importante porque permite establecer límites para el secado al aire.
•
Punto de saturación de fibras (PSF). El valor promedio más aceptado es de 30%, con valores
límites de 20-40 %. La importancia práctica de este estado radica en que a partir de este
momento comienza el fenómeno de la variación dimensional de la madera. En nitens el valor
exacto aún no se ha determinado.
•
Estado anhidro. Se logra cuando la madera se seca en estufa a 103 ± 2 °C de temperatura y
hasta que su peso sea constante.
En el proceso de secado es útil el concepto de Gradiente de Secado, es decir, la diferencia de
humedad existente entre las capas superficiales e internas de la madera. Un secado demasiado
2
severo puede producir la interrupción del flujo del agua desde el interior hacia la superficie de la
pieza, pudiendo generar tensiones y defectos. Si, por el contrario, la gradiente de humedad
disminuye demasiado, se alargan los tiempos y aumentan los costos.
Para maderas como nitens, se recomienda que la gradiente de humedad sea baja, esto es entre
1,5 y 2,5 puntos (diferencia de humedad entre superficie y centro de la pieza) rango que asegura
el movimiento de humedad sin que cause problemas de calidad en la madera.
b) Densidad básica
La densidad es una de las propiedades físicas que sirven de guía en cada proceso de secado, guía
que tiene relación con el éxito del secado en cuanto a calidad y rapidez de éste.
En líneas generales, la densidad básica aumenta con la edad, y varía según la posición en el fuste,
aumentando desde la médula hacia la corteza y desde la base hacia la copa. Sin embargo, su
complejidad está dada por la grana variación existente entre rodales, árboles y dentro del árbol. Así
en un mismo lote se encuentran valores muy dispares entre una pieza de madera y otra, tal como se
muestra en el cuadro 2.1, para cuatro lotes de diferentes edades.
Cuadro 2.1. Variación de densidad básica (kg/m3) de Eucalyptus nitens por lotes
de madera aserrada.
Camada
Densidad mínima
Densidad media
Densidad máxima
(Kg/m3)
(Kg/m3)
(Kg/m3)
8 años
448,1
491,4
549,2
14 años
351,0
420,0
507,0
16 años
324,0
463,4
552,6
447,9
592,5
18 años
354,5
Fuente: Ensayos realizados por el autor.
Como la densidad afecta el proceso de secado en los términos vistos, lo ideal es segregar las piezas
de madera por clase de densidad. De esta forma se enfrentaría el proceso de secado en términos
mucho más controlados.
c) Variación dimensional
Si la madera absorbe o entrega agua cuando su contenido de humedad es inferior al punto de
saturación de fibras (PSF, paredes celulares saturadas y cavidades vacías), esta agua entra o sale de
la pared celular; como resultado de esto se producen cambios en las dimensiones de la madera
conocidos como Hinchamiento y Contracción respectivamente.
La madera de nitens, al contraerse por pérdida de humedad, adquiere diferentes formas según la
posición que ésta tenga en la troza. Normalmente una pieza lateral, de corte tangencial o floreada,
puede experimentar dos deformaciones típicas: acanaladura y/o arqueadura. Si el esquema de corte
3
utilizado genera piezas centrales de corte radial, éstas están expuestas a sufrir encorvadura y
torcedura. Esta última es más notoria mientras mayor sea la influencia o participación de la médula
en la pieza. Cuando sale agua de las cavidades celulares puede producirse cambios dimensionales
que dan origen a deformaciones en las piezas de madera por colapso de las células.
En relación a estos cambios dimensionales, las especies se clasifican según el nivel de estabilidad
dimensional que tengan, el cual se determina como el cociente entre la contracción tangencial y
radial máximas. Este cociente se conoce como Coeficiente de Anisotropía, y según su valor las
especies se clasifican como:
Coeficiente de
Anisotropía
Estabilidad Dimensional
< 1,5
Muy alta
1,6 a 2,0
Media alta
2,1 a 2,5
Media baja
>2,6
Muy baja
Al observar los cambios dimensionales normales de la madera de nitens, se concluye que la especie
en general clasifica como una especie de estabilidad dimensional media alta, según los valores
promedio mostrados en el cuadro 2.2
Cuadro 2.2. Valores de contracción para madera de Eucalyptus nitens.
Contracción
Tangencial
Contracción
Radial
Contracción
Longitudinal
Coeficiente
Contracción
Promedio
8,36
4,47
0,24
2,00
Máximo
12,68
6,65
0,46
4,35
Mínimo
6,13
2,92
0,10
1,13
Desv est.
1,60
0,85
0,09
0,59
Fuente: Ensayos realizados por el autor.
Sin embargo, el valor promedio de coeficiente de anisotropía o de contracción de la madera de
nitens, no es buen indicador, pues la variación es demasiado grande, llegando a valores sobre 4, lo
que representa un indicador estabilidad dimensional muy bajo. Esto implica una madera altamente
inestable, muy difícil de secar y fácil de generar distorsiones o deformaciones durante el proceso de
pérdida de humedad, lo que obliga a realizar un secado lento y cuidadoso. Esta dispersión de la
contracción explica el comportamiento errático cuando se está secando, y que muchas veces se
traduce en defectos irreversibles y en una calidad de secado no uniforme para la totalidad de la
carga.
4
2.2 Otras características de la madera que afectan el secado
Se comentan brevemente las de mayor importancia.
a) Tipo de corte
En madera de iguales dimensiones, las piezas aserradas con caras radiales secan más lentamente
que las aserradas con caras tangenciales, en estas últimas el movimiento de la humedad es ayudado
por la disposición, tamaño y cantidad de los radios leñosos. Las piezas de corte tangencial son
menos elásticas y más propensas al agrietamiento superficial que las piezas de corte radial.
Ante la imposibilidad de separar las piezas por el tipo de corte, radial, tangencial, mixto
conviene reservar las piezas de caras radiales para las camadas superiores.
b) Nudos
La madera de nitens, sin poda, se distingue por poseer pequeños pero abundantes nudos que la
hacen característica, y trae como consecuencias una disminución de la resistencia mecánica de la
madera nudosa, distorsión de los cambios dimensionales normales, grietas superficiales y
dificultades para obtener madera libre de defectos después de su secado. En general, secar madera
con nudos es más complicado que madera sin nudos.
c) Presencia de médula
Las características y propiedades de la madera de nitens con presencia de médula son
definitivamente negativas para obtener un producto de calidad. Tiene un mal comportamiento en el
proceso de secado, con fuertes rajaduras, agrietamientos y deformaciones (especialmente
torcedura), que no sólo desclasifican la pieza que tiene médula sino que también afecta a las piezas
vecinas en la carga. La madera con médula de nitens no debiera secarse artificialmente ya que de
seguro se agrieta o sufre rajaduras.
d) Dimensiones de las piezas
Espesor. Teóricamente el tiempo de secado al aire es una función del cuadrado del espesor de la
madera. Así, por ejemplo, si una tabla de 1" de espesor necesita 1 mes para secarse una tabla de 2"
necesitara cuatro y una de 3" nueve meses. Por otra parte, mientras mayor es el espesor de una pieza
de madera, mayor será su gradiente de humedad (diferencia de humedad entre el centro y la
superficie) lo que significa que una parte de la pieza secará antes que la otra, que generará una
diferencia de contracción y esfuerzo entre las capas que la conforman y que, en caso de ser muy
grande, pueden derivar en defectos.
Ancho. Mientras más ancha es la pieza de madera, mayor es la dispersión de humedad y mayor el
tiempo de secado. Las diferencias de humedad en piezas anchas provocan diferencias de
contracción y hacen que la pieza sea más susceptible al agrietamiento superficial. Las tensiones de
5
crecimiento, asociadas a nitens, generan rajaduras en piezas demasiado anchas, de ahí que se
recomiendan anchos no superiores a 175 mm.
Largo. Una clasificación por largo de las piezas facilita la operación de encastillado, la que
acompañada de una correcta separación y disposición de los listones separadores en el castillo,
minimiza la posibilidad de rajaduras en los extremos, al mismo tiempo que evita deformaciones en
piezas carentes de apoyo. Largos demasiado variables en un castillo generan más problemas que
beneficios.
Un principio básico para el éxito del secado, en calidad, rapidez y costo, es el NO MEZCLAR
madera con dimensiones, características y propiedades marcadamente diferentes. En otras
palabras debe propiciarse una rigurosa clasificación de la madera.
2.3 Factores y propiedades ambientales relacionados con el secado
Se describen características y funciones de los factores temperatura, humedad y aire, y se explica
el concepto de cuociente de secado, el cual es muy importante para conducir correctamente un
proceso de secado.
a) Temperatura
La influencia de la temperatura es, en general, directamente proporcional a la velocidad del secado.
En el secado artificial de nitens se recomienda que la temperatura ascienda gradualmente a medida
que progresa el secado, la que no debiera exceder los 40 C° mientras la humedad de la madera esté
sobre el 30 % (PSF). Una vez superado este estado debe incrementarse, pudiendo finalizar el
proceso con un valor en torno a los 65 °C.
b) Humedad relativa del aire
La Humedad Relativa del aire es una de las variables importantes en el secado de Eucalyptus nitens,
fundamentalmente por lo propensa que es esta madera al agrietamiento superficial. Mientras mayor
sea la humedad relativa del aire, sobre todo en las etapas iniciales del secado, menor será la
posibilidad de generación de grietas superficiales en la madera.
Para evitar o minimizar el agrietamiento superficial se recomienda una humedad relativa
inicial, mínima de 85 a 90 %, la que debe disminuir gradualmente a medida que progresa el
secado.
c) Velocidad de circulación del aire
El movimiento del aire tiene como fin el de sacar el agua evaporada y favorecer la transmisión de
calor necesario para lograrlo. La velocidad de circulación del aire debe ser tal que impida la
formación de manchas húmedas en la madera y la formación de la denominada "capa límite" de
gran importancia en el secado artificial, y que no es más que una capa de aire que se encuentra
6
inmediatamente por encima de la superficie de la madera, muchas veces producto de falta de
uniformidad del espesor de la madera y/o de los listones separadores, que impiden una circulación
expedita del aire a través del castillo. Esta capa generalmente se satura rápidamente no pudiendo el
aire absorber vapor de agua de la madera impidiendo así el progreso continuo del secado.
En el secado artificial de madera de Eucalyptus nitens se recomienda una velocidad de aire
entre 0,5 y 0,8 m/segundo, especialmente cuando se seca madera lateral de corte tangencial.
El uso de variadores de frecuencia es primordial en el secado de esta madera, especialmente
cuando la humedad de ella está sobre el punto de saturación de fibras.
Tarea fundamental, entonces, de la técnica del encastillado y del secado es evitar que se forme esta
capa límite para lograr rapidez y economía. Una vez formada debe eliminarse mediante el manejo
cuidadoso de las variables temperatura y humedad relativa del aire, aumentando la primera y
disminuyendo la segunda.
d) Cuociente de secado
Factor que influye en la velocidad y calidad del secado y que se define como la relación momentánea entre la humedad media actual de la madera y la humedad de equilibrio de la madera. Cuanto
mayor sea el cuociente de secado, la madera secará más rápidamente. Pero, si es demasiado
grande puede generar tensiones y grietas, porque la superficie se seca muy rápidamente, mientras
que el interior permanece aún húmedo.
En maderas que presentan un elevado coeficiente de anisotropía de la contracción (sobre 2,5) se
debe aplicar un bajo cuociente de secado, alrededor de 2.0, que es el caso de Eucalyptus nitens y
cuya variación depende del espesor de la madera.
7
3.
ENCASTILLADO DE LA MADERA
El encastilllado de la madera es una actividad muy conocida, pero a pesar de ello persisten muchas
malas prácticas, que tienen un efecto pernicioso en la calidad y tiempos de secado. Especies como
Eucalyptus nitens, son más sensibles aún a estas malas prácticas, por lo cual se incluyen en este
capítulo los aspectos más importantes que deben considerarse en el encastillado de nitens, ya sea
para un posterior secado al aire o en cámaras de secado.
3.1 Tratamiento de la madera aserrada
Previo al encastillado mismo, es necesario aplicar un procedimiento relacionado con el manejo de
la madera aserrada. Este procedimiento se compone de las siguientes prácticas:
•
Encastillar la madera inmediatamente después de aserrada, protegida de la acción de
condiciones climáticas extremas, viento y sol, en ambiente húmedo (techo, malla raschel e
idealmente bajo riego). Si no es posible encastillar inmediatamente, debe mantenerse la madera
aserrada “arrumada o a pila muerta”, sin listones separadores y observando iguales medidas de
protección mencionadas en el punto anterior. La madera así apilada no debe permanecer más
de dos semanas para evitar degradación por ataque de microorganismos, especialmente si
contiene porcentaje importante de albura. Si no, se debe mantener la pila bajo riego o agua
corriente, especialmente en los meses más cálidos.
•
La madera debe clasificarse por ciertas características mínimas para un mejor secado: a)
separar la madera aserrada según tipo de corte (tangencial o radial, lateral o central), según
escuadría y largo de las piezas; b) no debe mezclarse madera de distinto espesor, ni en la
misma camada, ni en el mismo castillo, pues la mezcla de espesores en la camada genera
deformaciones como acanaladura, arqueadura y torcedura, debido a que las piezas más
delgadas no estarán restringidas por los listones separadores, pues quedarían sueltas; y c)
separar madera con daños groseros o defectos visibles (pudrición, rajaduras, torceduras), que
en la práctica impedirán el correcto encastillado de las piezas.
•
Se recomienda aplicar un tratamiento de protección a las piezas aserradas, principalmente para
evitar la aparición de grietas y rajaduras en piezas de espesores igual o superior a 2”. Debe
considerarse la opción de aplicar un sellador resistente a la humedad en los extremos de las
tablas como ser: pintura, cera o parafinas (Anchorseal, Waxlor, Mobilcer).
•
En diversos ensayos se ha detectado que un precepillado de 1 mm de profundidad de la madera
aserrada de nitens reduce la tendencia a generar grietas superficiales durante el secado. Se
recomienda aplicar y evaluar su eficacia.
8
3.2 Dimensiones de castillos
•
Mientras mayor dimensión tenga el castillo, mayor será la heterogeneidad del secado. Una
medida recomendada para un castillo rectangular, usual en la industria, es de 1,2 m de ancho
x 1,3 a 1,5 m de alto.
•
Para piezas con largos variables, se debe considerar que las piezas que conformen la primera y
última camada deben tener el largo del castillo. Lo mismo debe contemplarse para las piezas
ubicadas en los bordes. Por consiguiente, las piezas de menor largo se ubican alternadamente
en la parte interior del castillo, enrasando primero en un extremo y luego en el otro. Los
extremos de las piezas cortas deben apoyarse en listones separadores.
3.3 Listones (palillos) separadores o virolos
Los separadores, son un elemento de mucha importancia en la conducción del secado. Los
principales elementos a considerar se tiene: confección, espesor y ancho, distancia y alineamiento
entre ellos.
•
Deben fabricarse de madera oreada o seca, sana, libre de defectos, cepillados, correctamente
escuadrados y con medidas uniformes.
•
El proceso de secado se relaciona directamente con el espesor de los separadores: espesores
mayores tienden a acelerar el proceso de secado. Para nitens se proponen las siguientes
medidas, por espesor de pieza a secar:
Espesor de las piezas
Hasta 30 mm
De 30 a 50 mm
Más de 50 mm
Escuadría
15 x 40 mm
20 x 40 mm
25 x 50 mm
•
En la práctica no siempre es posible segregar el uso de listones separadores por espesor de la
madera a encastillar y en este caso se opta por recomendar una sola escuadría: 20 x 40mm.
•
El criterio fundamental para decidir la distancia a la que se pondrán los separadores entre las
camadas, también se basa en el espesor de las piezas que serán secadas:
Espesor de las piezas
Hasta 30 mm
De 30 a 50 mm
Más de 50 mm
Distancia
30 cm
40 cm
60 cm
9
•
Para evitar la aparición de grietas y rajaduras en los extremos del castillo, se recomienda
enrasar el listón con el extremo de las tablas (figura 4.2) o bien utilizar uno de doble ancho.
•
Los separadores deben quedar
perfectamente
alineados
en
sentido vertical y al apilar en
altura deben descansar sobre
tacos separadores de castillos
(figura 4.2). Para conseguir una
buena alineación es conveniente
preparar guías. Para evitar este
desalineamiento se utiliza un
pequeño martillo metálico en
forma de L, con el cual se debe
ordenar la verticalidad de los
listones separadores.
•
Figura 3.1. Enrasamiento de separadores en extremos
del castillo.
De ser posible se recomienda enzunchar los castillos para evitar pérdida de alineamiento y
forma durante la manipulación y traslado a cámara.
3.4 Separación entre piezas aserradas
•
La velocidad del secado aumenta cuando se deja una separación importante entre las piezas
de cada camada y esa velocidad disminuye cuando se acercan.
•
Las chimeneas grandes (separaciones irregulares entre las piezas con forma de un cono) no son
recomendables para castillos con madera de nitens donde el secado acelerado provoca la
aparición de defectos.
•
En castillos preparados para secar en cámara, las tablas pueden colocarse lo más juntas
posibles, topándose con sus bordes (siempre y cuando no se trate de piezas cuadradas de
sección superior a 65 mm), puesto que en este tipo de secado pierden significación los ductos
de ventilación dejados en los castillos ubicados al aire libre.
3.5 Contrapesos
La madera de nitens tiende a deformarse significativamente durante el proceso de secado artificial
lo que normalmente ocasiona pérdida de forma de los castillos. Se suma ello el creciente aserrío de
maderas jóvenes (con problemas de tensiones), lo que ha llevado a adoptar procedimientos que
opongan resistencia a la manifestación de alabeos durante el secado.
•
Para minimizar estos defectos es necesario utilizar pesos o contrapesos, recomendando para
esta madera bloques de 600 kg/m2 de superficie como mínimo.
10
4.
SECADO AL AIRE
Hoy en día el secado al aire es un método muy utilizado en el secado de especies difíciles como el
Eucalyptus nitens, el cual, por los bajos niveles de inversión requeridos, está al alcance de
prácticamente todos los productores de madera. A pesar de practicarse bastante, persisten muchas
deficiencias en su aplicación. Como una primera etapa en el secado de esta especie, es necesario
poner al alcance de los productores de madera los conocimientos básicos para conducir un secado al
aire correctamente.
Cuando se seca madera de nitens el secado al aire normalmente es usado como un método previo
antes de un secado artificial en cámara. Su objetivo es bajar el contenido de humedad de la
madera a un porcentaje que no ocasione mayores daños durante el secado artificial, esto es,
disminuir la humedad de la madera a porcentajes menores al 50 %, etapa en que se ha superado en
gran medida el peligro de colapso severo. Ideal, aunque no necesario, es continuar con el secado al
aire hasta porcentajes cercanos al Punto de Saturación de Fibras (aproximadamente 30%), lo que no
siempre es económicamente viable por el tiempo que se emplea en lograrlo.
Un secado al aire exitoso se consigue fundamentalmente conociendo las características climáticas
de la zona donde se almacena la madera. Los elementos climáticos más importantes a tener
encuentra en el secado del nitens son los siguientes: temperatura, humedad relativa del aire y
velocidad de circulación del aire. En relación a estas variables debe siempre tenerse en cuenta que
el nitens es muy sensible a altas temperaturas y radiación directa, bajas humedades relativa del aire
y altas velocidades de circulación del aire. La forma de controlar estos aspectos es hasta cierto
punto limitada, y se remite a la selección y adecuación de la cancha de secado, a la forma en que se
disponen y protegen los castillos en ella, y riego.
4.1 Cancha de secado
El sitio donde se acopie la madera de nitens debe poseer ciertas características relacionadas con el
control general de los factores ambientales recién mencionados. Estas son:
•
Terreno plano, amplio, arenoso, con pequeñas pendientes (1 a 2% para evitar acumulación
de agua), que permita un flujo de aire relativamente uniforme en toda la cancha.
•
Debe preferirse un lugar bajo, protegido por construcciones o arboledas, de forma tal que
exista una menor temperatura y una mayor humedad relativa del aire.
• Debe ser un sitio amplio, pues el diseño de la cancha debe contemplar calles principales y
secundarias suficientemente anchas para facilitar el desplazamiento de móviles y equipos que
manipulan y transportan la madera.
11
4.2 Distribución y orientación de los castillos en la cancha
Para una correcta distribución y orientación de los castillos se debe evaluar el comportamiento del
aire (o vientos), velocidad y dirección predominante del viento, pues es posible acelerar o retardar
la velocidad del secado con acciones que permitan manejar el efecto de tales factores. Debe ponerse
atención en la intensidad y cantidad de radiación que reciben los castillos en una determinada
unidad de tiempo.
Los criterios para distribuir y orientar los castillos en la cancha son los siguientes:
•
Dentro de la cancha, se debe propender a zonas con mayor protección, fundamentalmente de la
acción de vientos fuertes y predominantes. De todas formas, y especialmente en los meses de
verano, deben protegerse los castillos con malla raschel, tal como se indica en la figura 4.1.
•
Los
castillos
deben
orientarse
perpendicularmente a las
calles
principales
(en
otras
palabras
perpendicular a los vientos
predominantes) de modo
que
los
listones
separadores
queden
paralelos a la dirección
de los vientos .
Figura 4.1. Castillos protegidos con malla raschel
En general, la orientación
de los castillos debe
asegurar que los extremos de las piezas sólo recibirán rayos solares débiles, como lo son los
del amanecer y atardecer de cada día. Debe evitarse que los extremos de las piezas queden
expuestos a los rayos solares del mediodía o de mayor intensidad. No se recomienda la
dirección Norte-Sur como dirección longitudinal de los castillos, dado que, en verano, los
extremos de las piezas expuestas al Norte recibirán el sol durante las horas más cálidas del
día.
•
4.3 Espaciamiento
El espaciamiento bajo y entre los castillos es un importante elemento de control del secado, por la
vía de controlar la velocidad de circulación del aire. Hay que tener en cuenta que, en general, una
menor separación hace que el secado sea más lento y la madera debe permanecer mayor tiempo en
el patio, pero a la vez lo hace más cuidadoso y con menor propensión a la generación de defectos de
secado.
12
a) Bajo castillos
La circulación del aire dentro de los castillos se hace por convección natural: el aire frío y húmedo
se hace más pesado y tiende a bajar hacia el suelo. Si no hay circulación de aire en los niveles
próximos al suelo se va acumulando aire húmedo debajo de las pilas de madera y la rapidez de
secado disminuye, al menos en las camadas inferiores del castillo. El aire saturado debe evacuarse
y renovarse para conseguir un secado eficiente.
Por lo tanto, una buena
renovación del aire bajo los
castillos exige mantener un
espacio hasta el suelo, libre de
malezas o cualquier otro
impedimento de circulación
de aire (figura 4.2). Para un
secado lento se recomienda un
espacio de 30 cm de altura.
Si la madera a encastillar tiene
un contenido de humedad
inferior al PSF, el espacio
mínimo debe ser de 50 cm .
Incorrecto
Correcto
Figura 4.2. Espaciamiento bajo los castillos.
b) Entre castillos
La velocidad de circulación de aire debe ser lo más baja posible, por lo que debe utilizarse una
menor separación de los castillos, lo que permite un secado lento y prevenir o restringir la
generación de defectos. Mientras menor espaciamiento exista entre los castillos más lentamente
secará la madera. El espaciamiento máximo recomendado es de 40 cm.
4.4 Cobertura y techos
13
La exposición directa a los rayos
Figura 4.3. Techo protector en el secado al aire.
solares alternada con la acción de las
lluvias, produce sobre las superficies de las maderas cambios en su contenido de humedad, por
ciclos alternos de absorción y secado. Dichos cambios afectan la estructura de la madera y causan
grietas, rajaduras y deformaciones en ella. Para evitarlas se utilizan variados tipos de cubierta de
innegable beneficio.
El castillo debe protegerse mediante la colocación de una cubierta o techo, que puede construirse
empleando tablas de calidad inferior, zinc, cartón asfáltico, polietileno grueso, malla. Con ello se
minimizan los defectos, especialmente en las camadas superiores.
Independientemente del material, la efectividad del techo depende de su capacidad de cubrir
completamente los castillos (figura 4.3). Complementariamente, la cobertura debe poseer las
siguientes características:
•
•
•
Debe sobresalir de 30 a 50 cm de los extremos de las piezas.
Debe tener una pendiente de 10 a 15% cuidando que la orientación tenga relación con
los vientos predominantes.
Conviene asegurarla al castillo mediante tensores o alambres.
4.5 Acciones durante el proceso de secado
Una vez que la madera se encuentra distribuida en la cancha de secado, ésta se encuentra ya en
proceso de secado. En este punto el operador debe controlar el proceso para verificar si la madera se
comporta según lo deseado. En caso contrario se deben realizar ciertas acciones que corrijan los
problemas observados.
a) Controles periódicos
Entre los controles más importantes que se deben realizar se encuentra: contenido de humedad,
gradiente de humedad, tensiones de secado, colapso y grietas superficiales.
El contenido de humedad es un control que idealmente debiera realizarse mensualmente, según la
técnica descrita en el capítulo 8. Lo importante aquí es detectar el comportamiento de la curva de
secado y su relación con las condiciones climáticas, lo cual generará una base de conocimientos que
le permitirá al operador conducir cada vez de mejor su proceso de secado.
Por ejemplo, en el cuadro 4.1 se muestra la evolución del contenido de humedad para piezas
laterales de 1” y 2”. En ambos casos, en aproximadamente en seis meses primaverales se llega a la
humedad 15%, siendo un poco más lento las piezas de 2”.
Cuadro 4.1. Evolución del contenido de humedad (%) por espesor de pieza lateral.
Agosto 2010
Septiembre
Octubre
14
Noviembre
Diciembre
Enero 2011
1” (Osorno)
118,7
71,9
44,1
21,8
16,5
14,6
2” (Reumén)
100,8
85,2
60,3
45,5
19,3
-
En el cuadro 4.2 se muestra el comportamiento de piezas de 1” laterales y centrales. La piezas
centrales tienen un contenido de humedad significativamente menor, aunque después pierde agua a
una tasa similar, llegando al final más o menos al mismo contenido de humedad en diciembre.
Cuadro 4.2. Evolución del contenido de humedad (%) por tipo de pieza en 1” (Reumén).
Mayo 2010
143,3
Julio
105,5
Agosto
Lateral
100,8
Septiembre
85,2
Noviembre
45,5
Diciembre
19,3
Central
109,2
67,5
50,3
42,6
25,5
17,8
Como ya se dijo, se recomienda que el operador conozca con claridad el comportamiento de las
curvas de secado, en diferentes épocas del año, condiciones climáticas y tipos de madera, lo cual se
logra con acciones sistemáticas y documentadas de procesos de secado.
Los controles de gradiente de secado, mediante probetas estratificadas, y tensiones de secado,
mediante probetas “tenedor”, debieran efectuarse cuando la humedad promedio sea del orden del
50% (tercer o cuarto mes), y después al término del periodo. Ambos controles son complementarios
y permiten relacionar diferenciales de humedad entre el centro y la periferia de la pieza con las
formas específicas que adquiere la probeta “tenedor”.
Paralelamente, el operador debe chequear visual y permanentemente la existencia de colapso y
grietas superficiales. Cuando estos defectos se presentan, ya se está en presencia de los problemas
que se quieren detectar con los controles de gradientes de humedad y tensiones de la madera. Por lo
tanto, el operador debe actuar para tratar de corregirlos.
b) Acciones para evitar y/o disminuir problemas del secado
Las evidencias de problemas que el operador detecta con los controles, deben traducirse en acciones
que los corrijan, aún cuando se reconoce que en el secado al aire son limitadas. En las primeras
etapas del secado, y sobre todo en verano, las evidencias surgen rápidamente por sus efectos
visibles (colapso y grietas superficiales), antes que por los controles. Debe tenerse una medida
(dada por la experiencia) aproximada de su magnitud, de forma de saber si se está en presencia de
un nivel que amerite acciones. Las medidas relacionadas con la presencia de estos defectos deben
apuntar a disminuir la circulación del aíre, la temperatura y aumentar la humedad.
Una de las pocas medidas para disminuir la circulación del aire, es la disminución de la separación
entre los castillos y aumentar la protección con mallas. Una medida más efectiva, es meter los
castillos bajo galpón. Sin embargo, en estas primeras etapas del secado, se plantea principalmente
aumentar la humedad por medio del riego por aspersión con alta presión. Se recomienda regar
permanente y automáticamente cuando la humedad relativa sea inferior a un 85%. Con esto se
impedirse un resecamiento prematuro de la superficie que es causal de agrietamiento superficial
15
irreversible. El riego no sólo evita la contracción desigual en la madera sino, además, permite el
intercambio de líquidos y facilita el secado. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que una humedad
relativa alta, no evita la aparición de colapso en la madera (recuperable con tratamiento de
vaporizado), pero sí evita o minimiza el agrietamiento, que una vez generado no es recuperable.
En las etapas intermedias, donde la madera no es tan sensible, los controles intermedios permiten
detectar problemas antes que ocurran, siempre y cuando el operador tenga experiencia al respecto.
Esta experiencia permite contextualizar gradiente y tensiones de cierta magnitud. Por ejemplo, si la
gradiente de humedad es 4 puntos, ¿es necesario hacer algo? Normalmente se recomienda que sobre
2 puntos se tomen medidas, pero esta cifra varía de acuerdo a varios factores, y es tarea del
operador tener claro estos umbrales. Una forma práctica es relacionar el valor de la gradiente con la
forma que adquiere la probeta “tenedor”. En todo caso, las medidas a tomar en caso de gradientes
altas, son las mismas explicadas en el párrafo anterior.
Por último, cuando se llega al contenido de humedad objetivo, el control de gradiente y tensiones es
necesario sólo si se terminará el secado en cámara. Y esto fundamentalmente para planificar la
etapa inicial de vaporizado, como se explica en el próximo capítulo.
c) Secado bajo galpón
Una alternativa al secado al aire libre es el secado bajo galpón desde el inicio, especialmente
cuando el proceso se inicia en los meses de primavera y verano, cuando el comportamiento de la
madera de nitens es muy sensible. Según se aprecia en el cuadro 4.3, la curva de secado entre
Cancha y Galpón A es diferente, siendo bastante más suave bajo galpón, lo cual es adecuado para la
calidad del secado. Sin embargo, el problema es que se llega a enero 2011 con el doble de humedad
que en cancha.
Cuadro 4.3. Evolución del contenido de humedad (%) por tipo de secado en 1” (Madexpo).
Agosto 2010
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
Enero 2011
Cancha
118,7
71,9
44,1
21,8
16,5
14,6
Galpón A
114,9
109,2
102,1
91,3
62,9
34,4
Galpón B
149,6
137,7
121,4
99,7
57,0
14,3
La solución para aumentar la velocidad de secado consiste en sacar la madera a cancha, una vez se
logre una humedad cercana al 50%, cuando hayan disminuido los peligros de colapso excesivo y
agrietamientos. En este caso, el comportamiento del contenido de humedad está dado por el secado
Galpón B, en el cual se sacó la madera a cancha en diciembre, con lo que se logra un contenido de
humedad similar al secado Cancha, y con una calidad similar.
16
17
5.
SECADO ARTIFICIAL
El objetivo del secado artificial es secar la madera bajo condiciones controladas hasta alcanzar el
contenido de humedad final y libre de tensiones residuales, que permita llevar el producto a
posteriores procesos de elaboración, sin pérdidas en su calidad. A pesar de que aún existe mucho
desconocimiento sobre el comportamiento de la madera de Eucaliptus nitens frente al proceso de
secado, se presentan en este capítulo los elementos básicos del secado convencional que han
demostrado, a la fecha, un secado que permite obtener un producto final medianamente aceptable en
un lapso relativamente corto de tiempo.
5.1 Operaciones previas al cargado de la cámara
El secado comienza mucho antes que entre en funcionamiento la cámara, es una afirmación que
cobra relevancia, debido a la extrema sensibilidad del nitens a pequeñas variaciones en las variables
críticas. Por ello, las reglas vistas en el proceso de encastillado (capítulo 3) deben respetarse con
precisión, si se quiere tener un buen secado artificial. En este apartado se insistirá en tres aspectos:
a) Clasificación de la madera aserrada
Especialmente relevante es la regla de la clasificación de la madera en diversas categorías. En
secadores industriales no siempre es posible realizar una selección acabada e ideal; pero debe
cuidarse que la heterogeneidad de una carga sea tal que, además de no entorpecer la operación, no
provoque problemas en cuanto al comportamiento de la madera ante las condiciones de secado.
Además de los criterios especificados en la construcción del castillo para todo tipo de madera, en el
caso de maderas difíciles como el nitens, es importante separar por tipo de corte y según contenido
de humedad actual. En el primer caso, se puede distinguir, ya sea por corte radial o tangencial, o ya
sea por madera lateral o central. En el segundo caso, en primer lugar no se debe mezclar madera
“oreada” y verde en un mismo castillo o en una misma cámara. En segundo término, si las
condiciones lo permiten, se debe ser más especifico en la clasificación, separando entre madera con
contenido de humedad alto y contenido de humedad bajo. Para ello, se pueden emplear diversos
criterios. Por ejemplo:
•
Peso de la madera (para una misma escuadría): peso alto – contenido de humedad alto; peso
bajo – contenido de humedad bajo.
•
Tipo de madera: madera central – contenido de humedad bajo; madera lateral – contenido de
humedad alto.
b) Precepillado en verde
Adicionalmente, se insiste en la conveniencia de un precepillado en verde (1 mm) de las piezas,
pues facilita la conformación del castillo y permite una mejor visualización y evaluación de los
18
defectos. Lo más destacado, sin embargo, es que se ha detectado una disminución del agrietamiento
superficial. Obviamente que este procedimiento encarece el costo del proceso y debe evaluarse la
conveniencia de realizar o no la operación.
c) Determinación del contenido de humedad inicial de la madera
La cantidad de humedad contenida en una madera verde afectará el período de tiempo requerido
para llevarla a un contenido de humedad dado. La determinación del contenido de humedad es una
actividad previa de vital importancia, ya que comandará el proceso de secado, diseñando un
programa adecuado y aplicándolo de acuerdo a las circunstancias específicas que determine el
contenido de humedad de la madera y las posibilidades que permita el equipo de secado disponible.
Existen diversos métodos para la determinación del contenido de humedad de la madera. Por su
importancia, en el capítulo final de este documento se muestran con cierto detalle los
procedimientos más utilizados en el secado industrial (desecación o método de pesadas y
xilohigrómetros o medidores eléctricos).
5.2 Carga en la cámara
La carga de la cámara es una actividad que debe estar bien realizada, de lo contrario se expone la
madera a diversas condiciones de secado, según el sector en que se encuentre. El principal criterio
(aunque no el único) para estructurar una carga correcta se basa en aprovechar eficientemente el
aire, el cual debe distribuir la temperatura y humedad a la totalidad de la carga.
La forma en que se distribuyen los castillos en la cámara es fundamental para aprovechar
eficientemente el aire. Esta distribución debe planificarse de acuerdo a las características de la
cámara y de la madera a secar. Debe numerarse cada castillo y confeccionar un mapa de
distribución de éstos en la cámara. Luego, se deben ubicar los castillos de acuerdo al mapa de
distribución.
La cámara debe cargarse al máximo de su capacidad (ancho y alto), evitando espacios entre los
castillos que hagan disminuir la eficiencia y calidad del secado, además de aumentar el costo por
metro cúbico. Por lo mismo, es preferible armar paquetes con madera despuntada. En una cámara
cerrada el aire se desplaza con rapidez por aquellos sectores donde no se le opone resistencia a su
paso. Esta velocidad del aire, generalmente mayor a la programada o requerida, genera
resecamiento prematuro en la madera. Para evitar sectores sin resistencia se deben tener en cuenta
las siguientes reglas:
•
Los castillos deben tener la misma altura, igual número de piezas, de modo que el aire circule
libremente y pueda atravesar el ancho de dos o más castillos.
•
Al apilar dos o más castillos en altura, debe cuidarse que estos tengan el mismo largo
19
Cuando haya que cargar castillos de diferentes largos, se recomienda distribuirlos
adecuadamente en la cámara, evitando los grandes espacios y la inutilidad de los deflectores.
Una forma de minimizar el mal efecto es alternando los castillos en su largo, privilegiando el
buen uso del aire disponible
Correcto
Incorrecto
(figura 6.1).
•
Cuando queden espacios ya
sea por heterogeneidad en el
largo de la madera o falta de
llenado de la cámara, se
deben colocar deflectores o
pantallas en los espacios libres
(tanto
verticales
como
horizontales), evitando así una
desviación del aire hacia
lugares no deseados.
Planta
•
Lateral
Paso libre del aire
Figura 5.1. Esquema de distribución de castillos en la cámara.
•
Los deflectores pueden ser metálicos, placas de madera o simples tablas. Se debe cuidar de
cerrar todos los espacios libres: entre los paquetes, entre piso y paquetes, entre cielo falso y
paquetes y entre paredes laterales y extremos de los paquetes. Se ha calculado que, al no cerrar
estos espacios, se pierde entre un 25 y 30% de volumen de aire.
•
Los portones de la cámara deben cerrar herméticamente para evitar fugas de vapor
temperatura, lo que dificulta el cumplimiento del programa y encarece los costos.
y
5.3 Programas de secado
El proceso de secado en cámara es conducido por un operador de acuerdo a un Programa de Secado,
el cual no es más que una pauta diseñada para controlar este proceso de secado artificial, basado
principalmente en la modificación secuencial y por etapas de las variables climáticas temperatura y
humedad relativa del aire.
Hay programas basados en pérdida de humedad y en base a tiempo, siendo este último utilizado
preferentemente cuando hay mucha experiencia al respecto. De acuerdo a las características y
conocimiento de la especie se opta por diseñar y aplicar programas de secado basado en la pérdida
de humedad de su madera. Este tipo de programa es principalmente aplicable a especies latifoliadas
y a maderas susceptibles de desarrollar defectos debido a tensiones.
En este documento se presentan dos programas de secado convencional normal y moderado para
ilustrar los parámetros apropiados para nitens, y para conducir el proceso de secado de acuerdo a
tales programas. Se trata de programas moderados en la medida que se trabaja con temperaturas que
no exceden los 60 0 65°C, velocidades del aire menor a 1 m/segundo y altas humedades relativas
inicial, superiores al 90%. Su base depende de la correcta regulación de las temperaturas, siendo
el porcentaje del contenido de humedad la variable respuesta. Los cuadros 5.1 y 5.2 muestran
20
programas aplicados en cámara experimental para madera de nitens de 1 y 2” de espesor, desde
estado verde a seco y con una duración de 22 y 48 días respectivamente. En ambos programas se
recomienda emplear una velocidad de circulación de aire de 0,5 m/seg.
El primer programa es apropiado para piezas de 1” de espesor (cuadro 5.1) y tiene un tiempo de
duración de 22 días para conseguir 10% de humedad final. Se caracteriza por un vaporizado inicial
al 100% de humedad que permite una plastificación de la madera, como medida preparatoria para
exigencias posteriores, además de lograr una homogenización de la humedad de la carga, lo que
facilita la etapa de calentamiento inicial y el mejor desarrollo del proceso. Posterior al
calentamiento se procede al secado propiamente tal, que se caracteriza por una baja temperatura
inicial (26 °C) y una alta humedad relativa del aire, condiciones relativamente suaves cuando la
humedad de la madera está sobre el punto de saturación de fibras y que se intensifican
significativamente (30 a 60 °C) una vez superado éste.
El Cuadro 5.1 muestra un programa de secado base, aplicado a madera de Eucaliptus nitens, y
flexible de acuerdo a las observaciones efectuadas durante el desarrollo del mismo.
Cuadro 5.1. Programa de secado para madera aserrada en 1”.
ETAPA
CH (%)
Vaporizado
TBH
(ºC)
HR
(%)
100,0
Calentamiento
-
Secado sobre
PSF
60
50
40
35
30
25
20
Secado bajo
PSF
TBS (ºC)
Reacondicionado
15
HEQ
(%)
CS
Duración
4 horas
100,0
6 horas
26,0
25,0
96,0
24,0
26,0
30,0
32,0
36,0
42,0
47,0
52,0
100,0
57,0
25,0
28,0
30,0
33,0
38,0
41,0
41,0
24,0
18,0
16,0
15,4
13,0
10,9,
8,0
38,0
96,0
86,0
82,0
79,0
74,0
67,0
50,0
100,0
40,0
6,0
2,5
60,0
60,0
38,0
56,5
25,0
82,0
4,0
14,0
2,5
18 días
2,3
2,3
2,3
40 horas
6 horas
Equilibrio
10
Acondicionado
Enfriamiento
32 horas
4 horas
12 horas
CH: contenido de humedad de la madera; TBS: Temperatura bulbo seco; TBH: Temperatura bulbo húmedo; HR: Humedad relativa del
aire; HEQ: Humedad de equilibrio y CS: Cuociente de secado.
En el cuadro 5.2 se presenta un programa para secar piezas más gruesas, de 2” de espesor. A simple
vista se trata de programas muy parecidos, pero conllevan diferencias importantes. El tiempo de
duración es de 48 días, pues en general se trata de un programa más suave por cuanto es bastante
más difícil secar piezas de este espesor. La principal diferencia está en la aplicación de temperatura,
la cual es siempre es entre 3 y 6 grados menor, en cualquiera de las etapas y en la aplicación de un
21
menor cuociente de secado a partir del punto de saturación de fibras, lo que tiene por desventaja
disminuir la velocidad de secado pero, al mismo tiempo, asegura la calidad del producto.
Cuadro 5.2. Programa de secado para madera aserrada en 2”.
ETAPA
CH (%)
Vaporizado
TBH
(ºC)
TBS (ºC)
HR
(%)
100,0
HEQ
(%)
CS
4 horas
100,0
8 horas
Calentamiento
-
23,0
22,0
92,0
23,0
Secado sobre
PSF
60
50
40
35
30
20
23,0
25,0
27,0
30,0
33,0
38,0
22,0
23,0
24,0
26,5
28,0
32,0
92,0
85,0
80,0
75,0
70,0
57,0
23,0
17,4
17,1
16,7
14,3
9,5
2,1
2,1
2,1
Secado bajo
PSF
Reacondicionado
100,0
Duración
36 días
10 días
6 horas
100,0
15
45,0
31,5
38,5
6,5
2,3
10
55,0
55,0
35,0
51,0
27,0
4,3
2,3
Equilibrio
Acondicionado
Enfriamiento
80,5
14,0
26 horas
6 horas
10 horas
CH: contenido de humedad de la madera; TBS: Temperatura bulbo seco; TBH: Temperatura bulbo húmedo; HR: Humedad relativa del
aire; HEQ: Humedad de equilibrio y CS: Cuociente de secado.
Estos programas aplican prácticamente sin variación a madera provenientes de un secado al aire o
un presecado o en cualquier nivel de humedad. La diferencia en cada caso radica en el vaporizado,
el que si experimentará cambios especialmente en la temperatura y su duración. Por lo general,
mientras menor sea el contenido de humedad con el que venga la madera, menor será la temperatura
y el tiempo aplicación. Luego, el programa aplica igual, a partir de la humedad en que realmente se
encuentra la madera después del vaporizado.
5.4 Etapas del proceso de secado
Las etapas del proceso de secado presentadas en el programa de secado, definen una secuencia de
actividades que deben realizarse con dedicación. La conducción de este proceso a través de sus
etapas conlleva un operador con dedicación exclusiva, quien debe estar atento a las diversas
manifestaciones de las variables de la madera y del ambiente de la cámara para tomar decisiones
para mantener o variar las condiciones establecidas en el programa. La flexibilidad de las etapas
tiene relación con el comportamiento de la madera durante el proceso, así, algunas etapas pueden
alargarse, acortarse o incluso eliminarse, si la madera se ha secado uniformemente, sin alteraciones
ni interrupciones al programa. En este acápite se describen los aspectos más relevantes en cada una
de las etapas del secado del nitens. Para explicar el procedimiento se toma como base el programa
que registra el cuadro 5.1.
a) Vaporizado inicial
22
El primer tratamiento a que es sometida la madera es la aplicación de vapor, cuyo objetivo es
favorecer la permeabilidad de ésta, facilitando el flujo constante de agua desde el centro a la
superficie, y calentar a fondo y uniformemente toda la sección de la madera. Bajo ninguna
circunstancia se debe usar vapor de alta presión.
Básicamente, este tratamiento consiste en la aplicación de vapor saturado (100% húmedo) a una
temperatura que oscila entre 80 y 100°C, y por un tiempo máximo de 4 horas. En el caso del
vaporizado a 100°C, el tratamiento toma la denominación de vaporizado 100-100 (temperaturahumedad).
La temperatura y los tiempos específicos del tratamiento dependen del contenido de humedad
inicial de la madera, espesor y cámara donde se realiza el vaporizado:
•
Cuando la madera está verde, con un alto contenido de humedad, se recomienda el tratamiento
básico: 100-100 en un tiempo de 4 horas.
•
Cuando la madera ya tiene un proceso (natural o no) de secado, y por tanto, un contenido de
humedad menor, se recomienda una temperatura y tiempo menor. Por ejemplo, madera
presecada con un 50% de humedad, o madera que viene con un 30% y colapsada, se
recomienda aplicar 80-100 en un tiempo de 6 horas. Con ello se consigue cuidar la madera,
evitando agrietamientos.
•
El espesor influye en relación inversa: a mayor espesor, menor temperatura. Por ejemplo, a una
madera verde de 1” se recomienda aplicar 100-100 durante 4 horas, y de 2” se recomienda
aplicar 80-100 durante 6 horas.
El vaporizado inicial puede ser realizado en una cámara externa o en la misma cámara de secado.
En ambos casos, el tratamiento es el mismo, sólo que en esta última situación, el tiempo es mayor,
alrededor de 4 a 6 horas, pues hay elementos que calentar en un espacio mayor. En ambos casos el
vaporizado es sin ventilación.
Esta etapa termina con un enfriamiento de la madera, la cual dura alrededor de 10 a 12 horas. En el
caso del tratamiento en la cámara de secado, se abren lentamente las ventilas para generar un
enfriamiento paulatino del ambiente y de la madera. Este enfriamiento es importante, pues permite
extraer el agua interior incorporada en el vaporizado, al generar un flujo dado por las diferencias de
temperatura entre la zona interna y externa de la madera. De esta forma, al final de la etapa, hay
menos agua en la madera que al inicio del vaporizado.
Un efecto importante del vaporizado es que disminuye los tiempos de secado entre un 20 y 25%.
b) Etapa de calentamiento
Esta etapa tiene por objetivo igualar la gradiente de temperatura inicial, alcanzando una temperatura
en el centro de la pieza según lo estipulado en el programa de secado, y de esta forma, empezar el
23
secado propiamente tal. En el caso del programa para piezas de 2” se debe llegar a una temperatura
de 23°C en el interior de la madera.
El calentamiento debe seguir las siguientes indicaciones:
•
Subir la temperatura lentamente al nivel deseado, según dice el programa (23 grados en este
caso). Durante este periodo, se deben mantener las ventilas cerradas y la ventilación
desactivada.
•
La humedad de equilibrio debe mantenerse constante sobre 20%. Cuando la madera es verde,
el logro de esto se apoya en la humedad de la propia madera. Cuando la madera es presecada (y
viene con un CH inferior al 50%) debe inyectarse humedad por algún medio (tina con agua,
inyección de vapor, mezcla de vapor y agua, etc.), evitando con esto un endurecimiento del
clima que signifique una entrega prematura de humedad de la madera.
Como regla general, este proceso dura 2 horas por cada centímetro de espesor de la madera, es
decir, 5 horas para piezas de 1” y 10 horas para piezas de 2”. Si se quiere un valor más preciso, se
debe medir la temperatura al interior de la madera mediante el empleo de termocuplas insertas en un
costado de la pieza.
c) Etapa de secado sobre el Punto de Saturación de Fibras
Esta etapa comienza prácticamente con el contenido de humedad inicial de la madera, y su objetivo
es eliminar toda el agua libre, es decir, hasta llegar al Punto de Saturación de Fibras. Se trata de un
proceso lento, y de mucha paciencia, que en piezas de 2” demora aproximadamente 36 días. En
piezas de 1” demora alrededor de 18 días.
En este estado el problema principal es que la madera pierde agua con mucha facilidad. El agua es
removida y evaporada desde la superficie, por lo tanto las capas externas de la pieza tienden a
secarse primero y más rápido que las capas internas, produciéndose una diferencia o gradiente de
humedad entre ambas zonas, lo cual es necesario para que el flujo de agua desde el interior al
exterior sea continuo. Sin embargo, si la gradiente de humedad es demasiado elevada se generan
tensiones de secado que producen defectos de secado, principalmente grietas superficiales.
Esta etapa se caracteriza por la mantención de una Humedad de Equilibrio que fluctúa entre 23
y 25 %, lo que equivale a una Humedad Relativa del Aire superior a 90 %. La temperatura
de inicio es baja y difícil de mantener y moderada al final de ella (25 a 38 ºC). En teoría el
programa de secado establece las condiciones de los parámetros para que no ocurra el problema de
la gradiente elevada, pero es rol del operador asegurar que estas condiciones estén logrando el
objetivo deseado. La detección de una gradiente demasiado elevada es fundamental para un buen
proceso de secado, lo cual se detecta básicamente por:
•
Percepción visual de un resecamiento de la madera
24
•
Detención de la pérdida de humedad de la madera (pues se impermeabiliza la superficie),
detectada mediante los controles de humedad (peso de las piezas de prueba) que en esta etapa
se deben realizar cada 2 días.
Cuando esto ocurre, se debe restablecer el equilibrio entre la tasa de evaporación de la humedad de
la superficie de la pieza y la tasa del movimiento de agua desde el interior hacia la superficie. Para
ello el operador debe aumentar la humedad relativa, disminuyendo diferencias entre ambos bulbos y
cerrando ventilas. Debe considerarse que condiciones de alta humedad relativa inicial favorecen la
aparición de colapso (recuperable) pero disminuyen la posibilidad de agrietamiento (no
recuperable).
Durante esta etapa es común que ocurran situaciones en donde la lectura de los bulbos no sea igual
a la programada. Cuando esto suceda, el operador debe realizar acciones que lleven la lectura al
nivel deseado. Por ejemplo:
i)
Si la lectura del termómetro seco es igual al programado pero el termómetro húmedo no, se
deben realizar las siguientes acciones para cada uno de los caso que se indican:
-Si el valor del termómetro húmedo es más bajo que lo programado debe adecuar su
temperatura vaporizando y cerrando las ventilas.
-Si, por el contrario, el valor del mismo termómetro es más alto, deben abrirse las ventilas.
ii) Si la lectura del termómetro húmedo es igual al programado pero el termómetro seco no:
-Si el valor del termómetro seco es más bajo que lo programado deben mantenerse cerradas
las ventilas y el vaporizador y abrir al máximo la válvula que alimenta las cañerías de vapor
necesario para los calefactores.
-Si el valor es mayor se abren las ventilas y se regula el paso de vapor a los radiadores de
calefacción, cerrando o disminuyendo la abertura de la válvula.
En situación normal, de acuerdo al cuadro 6.1, la temperatura debiera ascender paulatinamente
(23 a 38 ºC de acuerdo a lo programado), hasta que la madera alcance el Punto de Saturación de
Fibras y la Humedad de Equilibrio debe mantenerse igual a la de la etapa de calentamiento o
levemente inferior.
Una forma de prevenir el resecamiento prematuro de la superficie de las piezas y de ir liberando
tensiones residuales, es realizar breves vaporizados intermedios o tratamientos de alta humedad
(70 a 80 ºC y 100% de humedad), cada 4 ó 5 días, de no más de 60 minutos de duración cada uno,
o cuando el operador detecte que el flujo de salida de agua se ha interrumpido.
Mediante un variador de frecuencia se debe lograr mantener una circulación del aire en de 0,5 m/s.
en toda esta etapa.
25
Esta etapa termina cuando se alcanza un contenido de humedad de la madera de 30%.
d) Etapa de secado bajo el Punto de Saturación de Fibras
Cuando la madera alcanza este estado de humedad, hay mayor resistencia a la entrega de agua
retenida y el secado se hace más lento. A partir de este momento, tanto la superficie como el
centro de la madera experimentan una disminución de sus dimensiones que puede o no ir
acompañado de cambio de forma.
Cuando el centro se contrae, se disminuye la tensión en la
superficie y con ello se minimiza la posibilidad de generación de grietas superficiales, pudiendo
continuar el proceso aplicando un clima más riguroso.
Por tanto, para mantener el flujo de salida de agua y la velocidad de secado se puede (y es
necesario) trabajar con temperaturas superiores y con humedades relativas del aire más bajas,
aumentando los valores del cuociente de secado, que para esta etapa es el principal indicador para
conducir el secado. Así, según programa, esta etapa comienza con temperaturas de 38°C para
terminar con 45°C, y la humedad relativa baja desde 57 a 38 % (La etapa termina cuando la madera
tiene un contenido de humedad alrededor de 20 %, momento de detención e inicio del tratamiento
de reacondicionado).
El operador debe vigilar en todo momento que el cuociente de secado se encuentre según lo
programado, entre 2.1 y 2.3. Cuando este cuociente es más alto el operador debe aumentar la
humedad de equilibrio, por medio del cierre de ventilas y el aumento de humedad en la cámara. Por
el contrario, si el cuociente se encuentra bajo, el operador debe disminuir la humedad de equilibrio,
abriendo las ventilas y aumentando la temperatura.
De forma análoga a la prevención del resecamiento prematuro de la superficie de las piezas en la
etapa de secado anterior, se deben realizar breves vaporizados intermedios o tratamientos de alta
humedad (70 a 80 ºC y 100% de humedad), La diferencia es que en esta etapa son cada 2 días, y
de no más de 90 minutos de duración cada uno.
Cuando la humedad promedio de la tabla más húmeda está entre un 15 y un 18%, se detiene el
proceso y se extraen probetas “tenedor” para determinar la presencia e intensidad de tensiones de
secado y probetas estratificadas para determinar la gradiente de humedad. Conjuntamente se
verifica visualmente la intensidad del colapso. De acuerdo al resultado de estas observaciones se
programa el inicio y duración estimativa de la etapa de reacondicionado.
e) Reacondicionado
El reacondicionado es la aplicación de vapor saturado a la madera, con el objetivo de remover el
colapso y liberar tensiones residuales. El tratamiento ideal se realiza en cámaras especialmente
diseñadas para reacondicionado de madera, aunque también puede realizarse en la cámara de secado
26
misma, desactivando el sistema de ventilación. La planificación y conducción de esta etapa se basa
en los resultados de las probetas extraídas al final de la etapa anterior.
En primer lugar, la probeta estratificada entrega información sobre la gradiente de humedad de la
madera. Lo más probable es que ésta sea alta, con una humedad del centro mayor al 20% y la de
afuera 4 a 5 puntos menor. La magnitud de esta gradiente es indicadora del nivel de tensión de
secado de la madera, que sumado a la observación visual de la presencia de colapso, orienta
respecto al tiempo de reposo que debe tener la madera previo al reacondicionado propiamente tal.
Mientras mayor es la gradiente, mayor es el tiempo de reposo. Es decir, la madera se debe dejar
reposar en un ambiente húmedo por el tiempo suficiente para que disminuya la gradiente de
humedad en las piezas y se homogenice la humedad de la carga. Se reitera que el tiempo de este
reposo, además de la gradiente de humedad y del espesor de las tablas, depende de la intensidad del
colapso presente en la madera.
Para obtener una homogenización satisfactoria (igual o menor a 2 puntos de diferencia entre la
humedad del centro y la superficie) así como una también satisfactoria recuperación de colapso, se
requiere de un tiempo de almacenamiento mínimo que puede fluctuar entre 7 y 14 días para
espesores de 1” y 2” respectivamente. Con esto se logrará una humedad interior de 20% para las
primeras piezas y de 25% para las segundas. En ese momento, se debe iniciar el reacondicionado,
antes no, pues el tratamiento pierde efectividad en cuanto a la recuperación del colapso.
Para el reacondicionado propiamente tal se aplica vapor saturado 100-100 durante 4 a 6 horas. El
tiempo de duración depende de la magnitud de las tensiones, las que se evalúan desde las probetas
“tenedor” tomadas al final de la etapa anterior. Si estas reflejan un alto grado de tensión como el
que se muestra en la parte superior de la figura 6.2, el tiempo será máximo.
Por otra parte, la temperatura puede fluctuar entre 80 y
100°C, dependiendo del espesor de las piezas. Por
ejemplo, en madera de 2” se puede emplear 80°C, y a
su vez aumentar el tiempo de reacondicionado hasta 6
horas.
Si quedan dudas del tiempo de reacondiconado, se
debe medir la recuperación de dimensión en las piezas
colapsadas y extraer y evaluar el comportamiento en
probetas “tenedor” nuevamente. Para detener el
tratamiento, las probetas deberán tomar la forma que
se indica en la parte de debajo de la figura 5.2
Figura 5.2. Probetas “tenedor” reflejan
Una vez finalizado el tratamiento de reacondicionado
altas (arriba) y bajas tensiones (abajo).
se continúa el proceso de secado normal hasta lograr
la humedad objetivo según programa, 10% en este caso. Debe tenerse en cuenta que con el
reacondicionado aumenta el contenido de humedad de la madera a un nivel superior al que tenía al
27
inicio de esta etapa. Es decir, se debe seguir secando desde un 20 al 10%, lo cual se hace según
los parámetros definidos en el programa, y más o menos demorará 2 a 3 días.
f) Equilibrio o Igualado
Tratamiento optativo utilizado al final del secado con el objeto de disminuir o eliminar las
variaciones de contenido de humedad producidas entre las tablas componentes de la carga de
secado. Se inicia el tratamiento de equilibrio cuando la muestra más seca de la carga ha logrado un
contenido de humedad de un 2% más bajo que el deseado según programa, es decir, 8% en este
caso.
Se fijan condiciones de humedad y temperatura correspondiente a la humedad de equilibrio de la
muestra más seca anteriormente aludida, elevando, para esto, la temperatura del bulbo seco y
disminuyendo la diferencia psicrométrica. Específicamente, el operador debe preocuparse de:
•
Mantener la temperatura del bulbo seco tan alta como lo permita el programa (en este caso 55
ºC)
•
Lleva la humedad relativa del aire a un nivel que permita una humedad de equilibrio de la
madera de 8 %.
•
Disminuir la diferencia psicrométrica, fijando el bulbo húmedo en 44 ºC, estableciendo con
esto una humedad relativa del aire de 53%.
•
Este clima de 55 ºC y 53 % de humedad relativa se mantiene hasta que la muestra más
húmeda de la carga del secado haya alcanzado el promedio de contenido de humedad final
deseado, esto es 10 %. Dependiendo de la dispersión de la humedad en la madera este
tratamiento dura entre 24 y 36 horas y puede ser o no seguido por un tratamiento de
acondicionado.
g)
Acondicionado
El objetivo primordial del acondicionado es disminuir las tensiones de secado y uniformar la
humedad dentro de cada muestra. Se inicia cuando la humedad de la muestra más húmeda ha
alcanzado el promedio del contenido de humedad final de secado.
Debe mantenerse la temperatura seca lograda en la última etapa del proceso de secado y
establecer una humedad relativa del aire tal que permita lograr una humedad de equilibrio de la
madera de un 4% superior al promedio final deseado.
Según el grado de tensión interna, del espesor, y del contenido de humedad de equilibrio de la
madera, son necesarias entre 4 y 8 horas de acondicionamiento. En todo caso, el tratamiento
28
finaliza una vez que hayan desaparecido las tensiones internas, lo que se determinará al extraer y
analizar probetas estratificadas y de endurecimiento superficial. En un secado relativamente normal,
como regla general, la duración del acondicionamiento, es de 2 horas por cada cm de espesor de la
madera.
h) Enfriamiento
La madera aún caliente, no debe sacarse de la cámara inmediatamente después de concluido el
proceso de secado ya que un enfriamiento demasiado rápido puede producir agrietamiento. El
procedimiento usual consiste en bajar la temperatura del aire a 35 – 40 ºC, para ello debe:
• Mantener humedad relativa en niveles que permitan el equilibrio con el contenido de humedad
al que se llevó la madera.
• Mantener funcionando ventiladores y manejar entrada de vapor y ventilas
• Una vez logrado los 35 o 40 ºC se debe: cerrar vapor, abrir ventilas, apagar ventiladores y
abrir gradualmente portones.
• Almacenar en galpones durante 12 horas como mínimo (en lo posible sin sacar los pesos).
La madera adquiere la humedad del medio que la rodea, por ello debe cuidarse que éste sea el
adecuado a los requerimientos.
La madera debe cepillarse cuando esté fría o 24 horas después de salir de la cámara.
29
6.
DEFECTOS DEL SECADO
La mayoría de las maderas de eucaliptos se caracterizan por tener una alta contracción transversal y
una baja permeabilidad lo que la hace extremadamente difícil de secar sin que ésta se degrade. La
alta gradiente de humedad, las tensiones de secado y la notoria diferencia de contracción entre los
planos se traduce en la generación de abundantes defectos de secado, como deformaciones,
rajaduras, agrietamiento y colapso que la desclasifican y la hacen dimensionalmente menos estable,
especialmente cuando se seca artificialmente desde estado verde a seco. En este capítulo se
presentan los principales defectos de secado, y se explican brevemente sus causas y formas de
evitarlos o disminuir su presencia.
1. COLAPSO
El colapso es un defecto debido a la acción
de capilaridad.
Es una contracción
anormal que ocurre durante las primeras
etapas del secado, cuando la madera aún
está perdiendo agua libre (es decir, sobre
el punto de saturación de la fibra) y se
debe, comúnmente hablando, a un
aplastamiento de los lúmenes de una
célula, quedando la madera seriamente
deformada, según puede observarse en la
figura 6.1. Se trata de un defecto serio
que debe tratar de evitarse o minimizarse
para evitar pérdidas de dimensión de la
madera, que fácilmente superan el 18 %
del volumen de la pieza.
Lumen
Pared celular
Madera
normal
Madera
colapsada
a) Esquema de células colapsadas
b) Efecto en la pieza de madera
a) Causas
Para que ocurra colapso deben cumplirse
tres condiciones:
i) Que la mayoría de las células de la
madera están completamente llenas de
agua, sin dejar espacios para aire.
c) Pérdida de dimensiones en la pieza final
ii) Que la madera sea del tipo
impermeable, es decir con poros de
conexión bloqueados.
Figura 6.1. Forma interna y externa del colapso
30
iii) Someter la madera a secados con alta temperatura inicial y baja humedad.
Las dos primeras condiciones corresponden a las características propias de la madera, las cuales en
general concurren en maderas “duras”, y en forma muy particular en nitens. De allí su propensión a
colapsarse fácilmente. La tercera es propia del proceso de secado, y obliga a plantear procesos de
secados lentos.
b) Tratamiento
Una de las primeras medidas a tomar, conociendo las características de la madera, es la de un
presecado al aire y luego secar lento en un ambiente húmedo, sobretodo mientras el contenido de
humedad de la madera está entre el 80 y 50 %. Cuando la humedad es cercana al punto de
saturación de fibras, puede iniciarse un secado artificial.
Figura 6.2. Grietas superficiales (superior)
31
En todo caso existe un tratamiento especial
e internas (inferior).
para remover o reducir el defecto y se le conoce con el nombre de "reacondicionado" o
vaporizado anteriormente explicado (capítulo 6).
2. GRIETAS SUPERFICIALES E INTERNAS
Las grietas en general son un defecto debido a las diferencias contracción generada por tensiones de
secado. Se trata de rompimientos de las células, de magnitud y profundidad variables. Las
denominadas grietas superficiales son aquellas que se encuentran confinadas a la superficie de la
pieza (figura 6.2 superiores). Pueden subdividirse en grietas de cara (sobre el ancho de tablas
cuarteadas) y grietas de eje (sobre los ejes de tablas floreadas). Generalmente se producen a lo
largo de los anillos de crecimiento y de los radios medulares respectivamente, y principalmente
afectan la cara externa de las piezas laterales de corte tangencial. Las denominadas grietas internas
se encuentran al interior de la madera, tanto dentro de un anillo de crecimiento, y en forma de
lentejuela (figura 6.2 inferior), como a través de los anillos, y que se denominan grietas de secado.
El colapso cuando es muy intenso deviene en grietas.
a) Causas
Las grietas internas intra-anillos y las grietas superficiales se generan en las primeras etapas del
secado debido a diferencias de contracción tangencial y radial, y grandes dispersiones de contenido
de humedad dentro de la pieza. Con un secado intenso, se generan gradientes de humedad
demasiado altas que provocan grandes tensiones de secado y diferencias de contracción. Otras
causas son: condiciones muy húmedas después que el interior de la madera alcanza el Punto de
Saturación de Fibras y vaporizado previo a madera presecada. Las grietas internas de secado se
generan en etapas posteriores al Punto de Saturación de Fibras. En general, las tablas anchas y
gruesas son más propensas a grietas superficiales e internas respectivamente.
b) Tratamiento
El principal tratamiento de las grietas es la prevención mediante condiciones de secado adecuadas,
especialmente condiciones suaves al inicio del proceso de secado. En caso de secado al aire, estas
condiciones se caracterizan por proteger los castillos con malla y manipular su ubicación, y usar
separadores más delgados (nunca menor a 15 mm). En caso de secado artificial, se deben generar
condiciones para un secado lento: bajas temperaturas iniciales y alta humedad.
32
Una vez que las grietas se generan es muy difícil eliminarlas, excepto que se trate de grietas finas,
en cuyo caso se pueden cerrar mediante un vaporizado, y, haciéndose invisibles superficialmente,
dependiendo de su profundidad, pueden o no desaparecer totalmente mediante el cepillado.
Por otra parte, es casi un hecho de que una parte de las piezas en un secado estará de todas maneras
afectada por grietas, es imprescindible tener opciones de productos que las acepten, ya sea porque
clasifiquen por la mejor cara debido a usos en donde las grietas queden ocultas, o ya porque se trate
de productos de menor calidad.
3. GRIETAS Y RAJADURAS EN LOS EXTREMOS
Normalmente las maderas secan más rápido a lo
largo del grano que a través del él, y más aún en
las puntas o extremos (expuestos) que en el resto
de la tabla. En consecuencia también aquí se
produce primeramente una contracción, a la que
se opondrá el resto de la pieza, produciéndose
en los extremos esfuerzos de tensión a la
tracción que al ser mayores que la resistencia
normal de la madera hará que ésta se agriete,
defecto que no puede remediarse una vez ocurrido
(figura 6.3 superior ). Cuando esta grieta es más
severa, vistosa, y que afecta dos planos de la
pieza, se denomina rajadura.
a) Causas
La principal causa tanto de las grietas como de las
rajaduras es el secado demasiado rápido en los
extremos de la pieza. En el caso de piezas con
médula, es común la presencia de rajaduras.
Figura 6.3. Grietas (superior) y rajaduras
en los extremos (inferior).
b) Tratamiento
El principal tratamiento es preventivo, tratando de proteger los extremos de la pieza: pintar o sellar
extremos, evitar extremos salientes, proyectar separadores y proteger extremo de castillos del sol y
lluvia, entre los cuidados más importantes.
4. ENDURECIMIENTO SUPERFICIAL
Es uno de los defectos más comunes y es importante eliminarlo para evitar posteriores
"movimientos" de la madera cuando ésta se cepilla o procese. Las capas superficiales secas se
"endurecen" e impiden el flujo de humedad, desde el interior hacia el exterior, formando una alta
gradiente de humedad que puede permanecer durante mucho tiempo en la madera sin que se
detecte. La interrupción del flujo significa un retraso en la velocidad de secado.
33
a) Causas
Ocurre cuando el secado ya tiene cierto tiempo transcurrido y específicamente cuando las capas
superficiales están en compresión y las interiores en tracción (de ahí que también se conoce con el
nombre de "compresión superficial". Si el secado es violento puede ocurrir incluso en las primeras
etapas de éste. Si no se controla y corrige esta anomalía puede aumentar la intensidad de la
gradiente de humedad y generar grietas irreversibles al continuar el secado en condiciones cada vez
más severas (aumentando la temperatura y disminuyendo la humedad relativa del aire).
b) Tratamiento
La prevención de este defecto se logra con condiciones suaves de secado inicial, manteniendo una
humedad relativa alta, con aumentos graduales de temperatura y vaporización durante o al final del
proceso. También se puede eliminar, vaporizando apenas se haya detectado el defecto y hasta que
se logre removerlo. Cuando se detecta al inicio, basta con realizar vaporizados intermedios de 30 a
60 minutos de duración, o bien aplicar un tratamiento de alta humedad por dos horas. No es
conveniente más tiempo, pues si ocurre un sobre-vaporizado se produce el denominado
“endurecimiento superficial invertido”.
En resumen se previene, minimiza o remueve manteniendo una baja gradiente de humedad, alta
humedad relativa en el entorno, lo que se puede lograr humectando agua o vapor, acción que debe
realizarse inmediatamente que se haya detectado el defecto (se evidencia porque no progresa el
secado) y hasta que se logre removerlo.
5.
DEFORMACIONES O ALABEOS
En nitens es común la presencia de deformaciones en las piezas de madera que comienzan en el
proceso de aserrío, y que se pueden agravar o corregir en parte en el secado. Las deformaciones
típicas son: arqueadura (figura 6.4a), encorvadura (b), acanaladura (c) y torcedura (d).
a) Arqueadura
34
a) Causas
En general estos defectos se deben a una mezcla de
factores propios de la madera, principalmente tensiones
de crecimiento, que se expresan desde el instante en que
las piezas en el procesamiento tienen oportunidad de
liberar sus tensiones. Sobre estas fuerzas actúan las
tensiones propias del proceso de secado, produciéndose
diferenciales de contracción entre planos tangencial y
radial. Así, por ejemplo, la encorvadura es más fuerte en
piezas radiales, mientras que la arqueadura en piezas
tangenciales, al igual que la acanaladura. La torcedura,
tiene mayor posibilidad de expresarse en piezas con
grano espiralado. Todos estos defectos se agravan en
castillos mal constituidos.
b) Encorvadura
b) Tratamiento
c) Acanaladura
Como primera medida para evitar que estos defectos se
expresen fuertemente, corresponde a un encastillado
cuidadoso siguiendo todas las recomendaciones dadas en
el capítulo 3. Como segunda medida está la aplicación
de sobrepeso (500-600 kg/m2) a los castillos. Esta
medida es muy eficaz, especialmente para disminuir la
arqueadura.
d) Torcedura
El alabeo más complicado de eliminar es la encorvadura,
por eso, en este caso, lo más conveniente es aserrear
Figura 6.4. Alabeos
tratando de minimizar este defecto. El corte radial, es el
más propenso, pero si de todas maneras se necesita este corte, se debe aserrear liberando tensiones
antes de la generación de estas piezas.
6. DEFECTOS POR HONGOS
Cuando la madera no es encastillada inmediatamente después de aserrada, o estando apilada mucho
tiempo sin listones separadores ni protección, queda expuesta al ataque de microorganismos
manchadores y/o pudridores.
Los mohos y hongos se desarrollan rápidamente en madera húmeda de la albura. Se producen
durante las primeras etapas del secado tanto en latifoliadas como coníferas. Sus causas principales
son el secado de madera en un ambiente de baja temperatura, alta humedad relativa y poca
velocidad
de
circulación
del
aire.
35
7. CONTROL DEL PROCESO DE SECADO
Durante el proceso de secado, el operador necesita información sobre algunos aspectos básicos para
tomar decisiones de ajuste en sus parámetros, que permitan obtener un secado con un producto de
calidad deseada. Se trata de una actividad que debe ser protocolizada, sistematizada y utilizada
permanentemente, pues permitirá no sólo hacer los ajustes inmediatos para un secado en particular,
sino adquirir experiencia y mejorar el proceso de secado en el futuro.
En este capítulo se describe la forma de realizar tres controles básicos: contenido de humedad,
gradiente de humedad y tensiones de secado. Se trata de determinaciones de relativamente fácil
determinación, por lo que se recomienda realizarlas siempre y con la periodicidad adecuada, de
modo tal de entender lo que sucede con el secado en cada una de sus etapas. En cuanto al contenido
de humedad, existen técnicas de determinación mediante instrumentos y sensores eléctricos
asociados con el secado artificial, no obstante, en este punto se verá el método por Desecación, por
ser el más exacto, y que finalmente todos deben realizar aunque sea para controlar la precisión de
los otros métodos.
7.1 La muestra
Las determinaciones de los tres controles mencionados, se realizan sobre piezas que deben
representar las condiciones de secado de toda la población a secar. El proceso de selección de la
muestra comprende:
a) Selección de castillos a controlar.
Normalmente se apilan de a tres o más en altura. Es difícil controlar el más alto, además que se
sabe que es el que más rápido seca, por lo que generalmente se opta por controlar el castillo inferior,
de secado más lento. Es fundamental identificar claramente el o los castillos de control.
b) Selección de camadas en el castillo.
Lo ideal es seleccionar dos o tres camadas por castillo, superior, media e inferior, lo que no es fácil
con madera verde, pero perfectamente posible con madera oreada. Si es mucho el grado de
dificultad debe optarse por seleccionar sólo dos camadas en la parte inferior del castillo. Las
camadas deben identificarse claramente y marcar su ubicación dentro del castillo.
c) Selección de piezas en las camadas.
Ideal es seleccionar tres o más piezas en cada camada seleccionada. El número mínimo aceptable
debe ser dos, cuidando que sean representativas de la carga y en lo posible evitar que queden en los
bordes.
36
d) Extracción de probetas
De cada pieza seleccionada se extraen las probetas para las tres determinaciones, según el esquema
que se muestra en la figura 7.1. Lo usual es despuntar aproximadamente 35 cm en cada extremo de
la tabla testigo y luego obtener pequeñas probetas de 1" de ancho en cada extremo: a: contenido de
humedad, b: gradiente de humedad (probeta estratificada) y c: tensiones de secado (probeta
tenedor).
a)
b)
c)
Figura 7.1. Esquema de extracción de probetas de piezas seleccionadas.
7.2 Contenido de humedad de la pieza
La determinación del contenido de humedad promedio es para cada pieza. Para ello, se sigue el
siguiente procedimiento:
a) Contenido de humedad probetas
El contenido de humedad de las probetas se hace según:
37
• Peso húmedo: se determina por peso de la probeta en su estado actual (verde o con el contenido
de humedad al momento de realización de la determinación)
• Peso seco: las probetas se desecan en estufa de laboratorio a una temperatura de 103 ± 2 ºC con
ventilación en la parte superior (para favorecer la expulsión del aire húmedo), hasta obtener peso
constante en dos pesadas consecutivas (24 horas aproximadamente).
• Se obtienen dos valores de humedad real por tabla y el promedio de ellos se utiliza para obtener
el PSC (peso seco calculado) que sirve de base para controlar la velocidad de pérdida de
humedad de las piezas.
b) Determinación del Peso Seco Calculado
Se determina el peso seco calculado empleando el contenido de humedad de las probetas recién
determinado, y el peso de las piezas de donde salen las probetas, aplicando:
Peso original (tabla en el castillo)
PSC = -------------------------------------------------- x 100
100 + % CH (promedio probetas)
Para facilitar la comprensión, se explica el procedimiento con el siguiente ejemplo:
-CH inicial probeta 1 = 98,0%
-CH inicial probeta 2 = 104,0%
-CH inicial Promedio = 101,0 %
-Peso original de la tabla: 4.500 gr
4.500
PSC = --------------- x 100
100 + 101
= 2.240 gr
c) Determinación de Contenido de humedad de la pieza
Después de un par de semanas en el secado al aire libre y de 24 o 48 horas en el secado artificial
(dependiendo del tiempo estimado de secado total) se efectúa el primer control en las tablas prueba,
para lo cual sólo basta pesarlas y efectuar el cálculo para saber la humedad actual de la madera y
poder pronosticar o estimar, según la tendencia, el momento de realizar cambios. Así cada vez
que se haga un control de humedad bastará con pesar la tabla testigo y referir su peso al peso seco
calculado (PSC).
Siguiendo con el ejemplo y suponiendo que el nuevo peso de la tabla muestra ahora bajó a 4.100
kg, se aplica la fórmula normal de determinación de contenido de humedad y así se tiene:
38
4.100 - 2.240
CH (%) = --------------------- x 100
2.240
= 83.04 %
Esto significa que la tabla testigo , que tenía una humedad inicial de 101%, al primer control,
tiene una humedad actual de 83.04%, es decir una disminución de peso cercano al 18%.
Continuando con el ejemplo, un segundo control arrojará un peso de 3.700 gr. Se tiene entonces:
3.700 - 2.240
CH actual = -----------------------x 100 =
2.240
65.2%
En total la madera ha perdido cerca de un 36% de su agua libre. De esta manera, con controles
sucesivos de pesos se puede continuar hasta el final del proceso de secado y mientras más controles se hagan más fácil será la elaboración de una guía que indique la humedad que pierde la
madera en relación al tiempo de secado. En otras palabras, poder determinar con cierta
aproximación el momento en que deben modificarse las condiciones.
7.3 Control de gradiente de secado
Mediante el empleo de la probeta estratificada (“b” de la figura 7.1) se determina la distribución de
humedad en la pieza, determinando el contenido de humedad de la parte central y lateral de la
probeta. Su función principal es la comprobación de si existen o no diferencias de humedad dentro
de la misma sección de una tabla. Al igual que la probeta "promedio", se determina su contenido de
humedad, para cada uno de sus estratos, mediante el procedimiento explicado en 7.2a.
Estas
probetas indican una gradiente de humedad que no es más que un indicador de la distribución de
la humedad en la sección, es decir, diferencia entre la superficie y el interior.
Una vez iniciado el secado la madera comienza a perder humedad paulatinamente. Lógicamente
que las capas superficiales se secan primero y más rápidamente que las del interior. Se
establece una "gradiente de humedad" cuya existencia es absolutamente necesaria para que
progrese el secado. El agua de la madera, se desplazará en forma continua siempre desde las zonas
más húmedas hacia las más secas, para que no se interrumpa este flujo continuo debe, entonces,
existir una diferencia de contenido de humedad.
Hay que cuidar, que esta diferencia no sea demasiado grande para evitar degradaciones en la
madera (una diferencia de máximo dos puntos asegura una madera seca libre de tensiones; si la
diferencia es mayor a cuatro puntos la madera está tensionada y puede generar problemas en los
procesos siguientes) . En especial hay que poner atención cuando se seca madera gruesa.
39
7.4 Control de tensiones de secado.
Mediante el empleo de la probeta “tenedor” (“c” en la figura 7.1) se evalúan las tensiones de
secado, por simple aspecto de la probeta. Para la obtención de correctas interpretaciones de
las observaciones de las probetas de “tenedor”, es necesario esperar el comportamiento de éstas,
después de un determinado reposo, generalmente 24 horas. Mientras más distorsión tenga la
probeta, más problemas de tensiones existirán, y plantean al operador la necesidad de efectuar
modificaciones en las condiciones de secado.
40