Consultar ensayos de calidad


Proceso y secado de madera - Conceptos Básicos del Secado de Madera



PROCESOS

Conceptos Básicos del Secado de Madera
Fabrizio Ciurlo (*).
Gerente Ekamant Colombia E.U

Secamiento: Es el proceso de eliminar el exceso de agua de la madera para facilitar su posterior procesamiento y regularidad. Pero el concepto de secado va más allá de una simple definición, abarca el conocimiento de la materia prima, de su comportamiento y de los equipos utilizados para un adelantar un procesamiento óptimo.

U

no de los procesos más exigentes en la preparación de la madera para usos industriales y domésticos es el secado. De hecho, de su correcto desarrollo depende que este material ofrezca buenos resultados durante y después del proceso de transformación. Las consideraciones físicas y mecánicas de la materia prima así como las técnicas que se refieren al tipo y manejo de los equipos escogidos para esta práctica son aspectos fundamentales cuando se planea adelantar un secado, por eso a continuación haremos un recorrido por los conceptos asociados con este procedimiento para un manejo profesional y consciente de la madera en planta y fuera de ella.



Foto: B. Atrium La Madera.

Conceptos Generales
Para comprender como seca la madera, es necesario, primero saber cuáles son las partes que constituyen el tronco del árbol.

Visítenos en: www.revista-MM.com

101


PROCESOS
La madera es el componente del tronco de los árboles que tiene como función el sostén de la planta y el transporte de alimentos para el crecimiento de éstos, lo que le dacaracterísticas de porosidad y gran resistencia mecánica. Dicha sección de los árboles está constituida por varias partes: La Corteza, o capa protectora externa, conformada por tejidos muertos que protege la planta de agentes externos y evita la evaporación del agua del tronco. El Cámbium o tejido regenerador –ubicado entre la corteza y la albura– y que produce la corteza hacia fuera y la madera hacia adentro. El Sámago o la albura, parte viva de la madera, ubicada entre el duramen y el cámbium de consistencia más blanda y más joven que el duramen y seca más rápido. extraída genera cambios evidentes en la madera, luego del secado. Por lo anterior, puede afirmarse que existen dos etapas bien definidas en el proceso de secado: La eliminación del agua libre hasta el Punto de Saturación de la Fibra, y la eliminación del agua de impregnación hasta el 7 por ciento máximo, contenido de humedad, ideal para el uso de madera en muebles de gran calidad. La primera etapa generalmente es fácil y rápida, mientras que la segunda es mucho más compleja y demorada debido a la dificultad de eliminar el agua adherida a las paredes celulares.


Foto: B. Atrium La Madera.

-

Análisis estructural del tronco de árbol: a) Corteza, b) Liber, c) Cámbium, d) Albura, e) Duramen, f) Médula o corazón.

densa debido a la mayor cantidad de paredes celulares que contiene. En este sentido el término densidad está estrechamente relacionado con la presencia de agua en la madera, que puede ser de dos formas:Agua libre o capilar y Agua de Impregnación.

-

sA Dónde Va el Agua?
De acuerdo a lo anterior, para iniciar un proceso de secado se debe determinar en primera instancia, la densidad de la madera, para lo cual se aplican varios métodos siendo el más popular y sencillo: la probeta. Esta consiste en tomar una pieza de madera para medirla en todas sus dimensiones, pesarla con precisión, y secarla en horno, poco a poco, hasta que ya no pierda más peso, después de lo cual se vuelve a medir y a pesar para determinar la contracción y comparar los nuevos datos contra el peso y el volumen inicial y determinar la densidad. Pero… sCómo seca la madera? sDe qué forma es liberada el agua? sTiene alguna dirección? sHacia dónde se mueve el agua para este efecto? Para resolver estos interrogantes, es necesario saber que el agua al interior de la madera se mueve desde las zonas más húmedas (interior) hacia las más secas (exterior) por capilaridad y difusión (1) y que este mismo orden se da la remoción del agua de

- El Duramen (madera de corazón) o parte interna del tronco conformado generalmente de tejido muerto –más oscura que la albura y de secamiento más lento– y cuya delimitación puede ser muy difícil de determinar en ocasiones. Finalmente está la Médula, o núcleo central, madera dura, irregular, que tiende a secar con defectos al igual que la madera cercana al mismo y que a veces puede ser también, extremadamente blanda y parecerse al corcho. El segundo aspecto a tener en cuentaen el proceso de secado es la densidad de la madera o dicho de otra manera, su peso y dureza, determinados por la cantidad de células existentes en su conformación; es decir, que a mayor número de células mayor dureza en la madera y a un menor número se tiene una madera más blanda, comparándolas ambas, en un mismo volumen. Así, la madera más densa es más difícil de secar que la menos

Foto: Catálogo Nardi.

Medición de humedad

La primera se encuentra en el interior de las cavidades celulares (de fácil y rápida extracción) y su eliminación no modifica apreciablemente la madera. Eliminada ésta, el contenido de humedad de la madera será del 30 por ciento aproximadamente. Este es el llamado Punto de Saturación de las Fibras (PSF). La segunda, el Agua de Impregnación, es aquella adherida a las paredes celulares que resulta mucho más difícil de eliminar y que al ser

102

Visítenos en: www.revista-MM.com


PROCESOS
la superficie, razones por las que se afirma que la madera seca de adentro hacia fuera; de hecho, la superficie y las puntas de la madera al contacto con el aire, tienden a estar siempre más secas. Pero la madera no sólo cede humedad sino que también la toma del aire o de su medio circundante para equilibrar el contenido de la misma (concepto que la define como un material higroscópico), reacción que se busca también cuando se adelanta un proceso de secado. En este caso se generan unas condiciones de temperatura y humedad externas a la madera para que ésta seequilibre gradualmente a dicho ambiente y alcance una condición óptima de trabajo y estabilidad, efecto que se conoce como Humedad de Equilibrio (H.E.) o Contenido de Humedad de Equilibrio (C.H.E). • Secado Natural

Sistemas de Secado
En general, existen varios sistemas de secado basados, casi todos, en el principio antes descrito de equilibrado de la madera a las condiciones de la cámara, exceptuando el secado al vacío y el secado por radio frecuencia, sistemas cuyo principio y funcionamiento es muy diferentes a los tradicionales; pero los siguientes son los más empleados:


Foto: B. Atrium La Madera

Sistema de secado natural

Visítenos en: www.revista-MM.com

103


PROCESOS
Es el primero, el más antiguo y es considerado por muchos, el mejor; de hecho se aplica frecuentemente en distintos lugares del mundo y para diversos casos, pero en especial cuando no se cuenta con recursos para montar otros sistemas. En realidad existen muchísimas maneras para secar naturalmente: desde los encastillados particulares o apilamiento de la madera hasta prácticas que incluyen creencias esotéricas y ambientales para obtener mejores resultado en el proceso. Pese a lo popular de esta modalidad, el sistema tienen como principal inconveniente el elevado tiempo que demanda –difícil de establecer pues depende de variables como la cantidad de luz solar, la velocidad del viento, la exposición a puntos cardinales, la condensación y humedad relativa ambiental, entre otros– y la reducidahomogeneidad en los resultados, pues no toda la madera seca de igual forma, razón por la que no se puede establecer con exactitud la humedad final que generalmente, no baja del 20 por ciento con éste sistema. • Cámaras Convencionales Trabajan con temperatura media-alta y son las más usadas en el mundo, pues existe una gran variedad dentro del grupo, dependiendo de su configuración, aunque todas funcionan bajo un mismo principio. Cuentan con una caldera de madera o carbón, que calienta el agua de 90° C a 100° C, para luego hacer pasar el líquido por unos intercambiadores de calor o radiadores (serpentines) instalados en el interior del horno, en donde también se instalan ventiladores de gran capacidad que generan una fuerte corriente de aire caliente, gracias al paso de éste por los radiadores.

Quemador para calentamiento directo.

Caldera

Además, están provistos de unas boquillas de aspersión de agua usadas cuando es necesario humectar o aumentar la humedad relativa de la cámara, y unas chimeneas o ventilas ubicadas en ambos extremos del horno que pueden ser abiertas o cerradas para controlar, tanto la humedad como la temperatura y que además sacan el aire “mojado” e introducen aire nuevo. En algunas cámaras la humectación se logra con vapor de agua que cumple doble función: calentar y humedecer el ambiente. En cuanto a los sistemas para medir condiciones como la temperatura y la humedad, existen una gran variedad, desde los más sencillos como el bulbo seco y el bulbohúmedo (2) hasta los más sofisticados sensores electrónicos de manejo automatizado, pero todos tienen como base el mismo principio: el equilibrio de la madera a unas condiciones ambientales, o sea el C.H.E. Vale señalar que para su calentamiento, algunas cámaras de éste

Foto: Catálogo Nardi

Las cámaras convencionales y el secado natural son los dos sistemas más usados por la industria de la madera a razón de sus buenos resultados y costos de funcionamiento.

Foto: Catálogo Nardi

104

Visítenos en: www.revista-MM.com

Foto: Catálogo Nardi


PROCESOS
los cuales se pasa el aire para que, en vez de calentarlo, se enfríe. De esta forma se condensa la humedad que a su vez, se elimina por conductos para ese propósito; sería algo parecido a la mezcla de “horno con nevera”.
Foto: B. Atrium La Madera. Foto: Wood Mizer.

Foto: Catálogo Nardi

Cámara de secado solar. Sistema de tubería y válvulas para distribución de agua caliente.

a la madera “inyectándola” a presión, para abrir el poro, luego se aplicar el vacío succionando la humedad. Estas cámaras que, generalmente se utilizan en cargas de madera relativamente pequeñas (no sobrepasan el metro cúbico aunque también las hay de mayor tamaño) y tienen un alto costo en el mercado. Su mayor ventaja es la reducción de tiempo en el proceso comparado con otros sistemas y que además garantizan la calidad de la madera, sin sufrir alteraciones. • Secado por Radio Frecuencia Ideales también para cargas pequeñas, éstasoperan totalmente diferente a todas las anteriores gracias a que el principio de la radio frecuencia es casi exactamente como el de un horno microondas: las células con agua son obligadas a vibrar con alta frecuencia, para generar un calentamiento de las células que evapore el agua. Gracias a este sistema se obtienen tiempos de secado verdaderamente rápidos, sin embargo, tanto el consumo de energía (único medio para su funcionamiento) como el costo de los equipos es muy alto.

• Cámaras de Radiación Solar Funcionan aprovechando la energía calorífica del sol y la luz para ganar temperatura. En este grupo el mercado ofrece diversos tipos con varios grados de tecnificación (sensores de temperatura y humedad) y tamaños. La principal ventaja de estos sistemas es el menor consumo energético y el respeto por el medio ambiente. Sus desventajas: el proceso de secado se desarrolla más lentamente que usando cámaras convencionales o deshumidificadoras. Estas funcionan también controlando la temperatura y la humedad y empleando ventiladores para forzar las corrientes de aire tal como sucede con las cámaras convencionales. • Cámaras de Vacío Parten de un principio de funcionamiento distinto a las anteriormente citadas, y que se resume en dos pasos aplicados consecutivamente hasta alcanzar la humedad deseada: primero, se aplica temperatura

Foto: Catálogo In Comac.

Sistema de humidificación compuesto por sprays y tubos de acero inoxidable.

tipo utilizan distintos sistemas comoaceite térmico, quemadores de gas o calderas de fuego directo, que son éstas últimas, las menos usuales y a la vez, las más peligrosas. • Cámaras Deshumidificadoras. Estas cuentan con todos los elementos de las convencionales (ventiladores, humidificadores, controles, etc.) pero incluyen adicionalmente unos equipos similares a los de aire acondicionado, dotados de unos serpentines por

Visítenos en: www.revista-MM.com

105


PROCESOS Funcionamiento: Cámara Convencional
De todo esto podemos ver que los secaderos más prácticos son aún los convencionales y los deshumidificadores, con un interesante incremento de los solares en los últimos años, aunque vale aclarar que todos tienen en común una importantísima condición: El flujo fuerte de aire forzado. Pero scuál es el motivo? sPor qué este es un elemento tan importante? El lector puede imaginar gotas de agua o una nube de vapor que flota sobre la superficie de la madera, producto de la elevación de la temperatura de las tablas y de la cámara, y en este contexto, el aire es el medio de transporte del agua o del vapor.

El túnel de aire se ubica entre el techo y el techo falso. Los túneles de aire están provistos de ventiladores, con paletas de aluminio, que aseguran un mismo flujo de aire en ambas direcciones.

Pero squé debe hacerse para que éste circule bien? En primera medida, organizar la madera correctamente para que el aire fluya sin cortes de flujo, razón por la que se recomienda armar paquetes o castillos de tablas demadera con espacios alineados entre si y entre tablas (lo que se conoce como estriado) a fin de facilitar la libre circulación de las corrientes de aire entre las piezas cargadas en la cámara. El proceso del secado en sí, comienza una vez que la cámara ha sido cargada con los paquetes, se cierran las compuertas y comienza el calentamiento del equipo, a razón de 2° C a 4° C por hora aproximadamente. Aquí se integra el concepto de programa u horario de secado, que no es otra cosa que una serie de pasos o condiciones de temperatura y humedad establecidas en la cámara para secar la madera. Cada madera tiene un ciclo de secado propio, no sólo por las ya mencionadas

Factores Fundamentales que rigen los secados
- Temperatura: Factor que calienta el ambiente interno de la cámara y la madera misma. Flujo de aire: Factor que transporta el agua que se va eliminando de las tablas. Control de la humedad interna: para generar condiciones cada vez más “secas” con las que la madera se va igualando. dera en la cámara.

-

- Encastillado: organización de la ma-

Para asegurar un proceso de secado óptimo de la madera, las corrientes de aire deben correr libremente entre los castillos de tablas cargados en la cámara.

Por esta razón, dentro de la cámara, es indispensable garantizar un flujo de aire continuo y constante ofrecido por los ventiladores, pues si tanto el flujo como la velocidad del aire no son suficientes, el aire se llena de vapor, se hace pesado y termina depositando el aguanuevamente sobre la madera. En pocas palabras, el aire es realmente el principio que seca, el que hace el trabajo pesado.

diferencias entre las densidades, sino también porque cada madera tiene características particulares. Los pasos del secado se denominan fases y son definidos por el Contenido de Humedad de la madera, es decir, que cada fase se mueve dentro de un rango de humedad específico, por ejemplo, fase mayor a 50% hasta 40%, de 40% a 30% y así sucesivamente, y a su vez, cada una tiene condiciones diferentes de temperatura y humedad. También hay que distinguir dos etapas principales en el desarrollo de los ciclos: la primera, cuando la madera

106

Visítenos en: www.revista-MM.com

Foto: Catálogo In Comac.

Foto: Catálogo Nardi


PROCESOS
inútiles– una cuarta parte menor que el inicial, lo que significaría que para llenar una cámara con 30 metros cúbicos de madera, es necesario cortar 40 metros cúbicos de bloques. Adicionalmente, en la segunda fase de elaboración se aprovecha un 75 por ciento de lo extraído de los hornos, lo que quiere decir que de los 30 m³ sólo sirven 22.5 m³ de las tablas secas para un triste saldo acumulado de 44 por ciento de desperdicio. Pero una vez terminado el mueble, este porcentaje aumenta significativamente a cuenta de los maquinados restantes, de hecho si se pudiera cubicar la madera que el mueble tiene una vez terminado, se tendría casi un 25 por ciento más de desperdicio representado en puntas por cortes, barrenados,virutas por maquinado, etc., sin sumar los eventuales defectos ocultos que pueda presentar la madera. Se llega con esto a 17 m³ aprovechados de los 40 m³ iniciales (un 58% de desperdicio), en lo que no se cuenta el porcentaje de madera adicional perdido tras los maquinados de cada pieza fabricada. Haciendo números, un m³ de madera (33 piezas aproximadamente) cuesta en promedio $500.000, de los que $290.000 se pulverizan literalmente, valor al que debe sumarse las 20 horas/hombre para el trabajo de corte y encastillado de la madera, el proceso de secado ($160.000), los traslados y otras arandelas que sumadas llegan fácilmente al $1.500.000 o más. Relacionándolo de otra forma, para obtener un m³ de madera seca se necesitan 2 m³ de madera en bloque, ($1.250.000 aproximadamente), lo que deja claro que el supuesto valor inicial de la madera (3) puede ser “lo de menos”, el problema está en el desperdicio y la mano de obra necesaria para la transformación, pues lo que al principio parece un gasto de $650.000, se convierte en más del

Foto: Catálogo Nardi

Armario eléctrico equipado con convertidor de frecuencia.

está “verde”, con un alto grado de contenido de humedad (normalmente de 45 – 50% o más), y que se extiende hasta que el material llega al P.S.F., (30% de C.H.), y la segunda etapa, el secado propiamente dicho en la que se extrae el agua de impregnación.

El Desperdicio: El Gran Problema
Uno de los temas más importantes asociado al procesamiento de la madera es el decostos y en este sentido es lamentable afirmar que luego del primer proceso, el aserrado, sólo se aprovecha de un bloque de madera un 75 por ciento aproximadamente, es decir, las tres cuartas partes de éste, o tres bloque de cada cuatro. Así, si cuatro bloques de medida igual se cortan en tablas, la medida cúbica de las tablas una vez cortadas será –por el rectificado de los bloques, el espesor del corte y los sobrantes

Selección mecanizada de las piezas según su tamaño y apilado posterior.

Visítenos en: www.revista-MM.com

107


PROCESOS
doble, y en algunos casos cuando no existen controles efectivos pueden ser más altos. Lo que es claro de todo esto, es que la madera no es simplemente un “pedazo de palo”, es un elemento con un valor enorme que, con nuestro trabajo adquiere aún valor mayor. Por eso cuando esté trabajando una pieza, hable de madera y no de leña. Cualquier “palito” representa un esfuerzo muy grande la naturaleza, y nuestro. Utilizar bien todos nuestros recursos no es solamente un problema de costos sino de responsabilidad. M M
REVISTA

Citas
1.
Capilaridad: Es la habilidad de un tubo delgado para succionar un líquido en contra de la fuerza de gravedad. Sucede cuando las fuerzas intermoleculares adhesivas entre el líquido y el sólido son más fuertes que las fuerzas intermoleculares cohesivas entre el líquido. Este es el mismo efecto que causa que materiales porosos absorban líquidos. Las plantas usan la capilaridad para succionar agua a sussistemas, aunque las plantas más grandes requieren la transpiración para mover la cantidad necesaria de agua donde la requieren. Difusión: Movimiento de un conjunto de partículas en un medio ambiente bajo la acción de diferencias de concentración, temperatura, etc. Distribución de una sustancia en el organismo. 2. Bulbo seco y bulbo húmedo: Es la temperatura determinada con un termómetro (llamado de bulbo húmedo) que tiene el bulbo cubierto con una gasa empapada en agua. Haciendo pasar el aire, siempre que no esté saturado, a una velocidad suficientemente elevada, se nota un descenso de la temperatura respecto a la indicada en un termómetro normal (de bulbo seco) y que es producida por la evaporación del aire. 3. Una pieza de madera seca, en perfecto estado, lo cual es imposible, tiene un costo real de $45.000 pesos, tomando como base madera de $15.000 pieza en el camión.

&

EL MUEBLE Y LA MADERA

_____ _______ ______ ___________ (*) Fabrizio Ciurlo.
Diseñador industrial, con estudios en procesos de producción, tecnología industrial y mantenimiento dirigidos específicamente a la industria de transformación de la madera y sus derivados. Experiencia en producción en varios países, desde 1984. Actualmente gerente de Ekamant Colombia E.U., filial de Ekamant Suecia, encargado de desarrollo y soporte técnico para toda América Latina, y asesor industrial en varias empresas del sector en diferentes países. fabrizio.ciurlo@ekamant.com

108

Visítenos en: www.revista-MM.com





Política de privacidad