SISTEMAS DE SECADO

Existen diversos métodos de secado, pero los que se utilizan a escala comercial son:Secado al aire libre, presecado en ambientes controlados y secado en hornos. Es importante conocer los principios de cada método de secado y las posibilidades que ofrece respecto a la calidad de la madera obtenida con el proceso. En la práctica es posible combinar estos métodos para aprovechar más las ventajas de cada uno de ellos.

SECADO NATURAL

Consiste en exponer la madera a la acción de los factores climáticos de un lugar; estos factores son : la temperatura, la humedad relativa de la atmósfera y el aire que en permanente movimiento, sirve de agente para establecer un equilibrio higroscópico entre el medio ambiente y la madera.

Este sistema de secado ha sido el más ampliamente utilizado, pero por estar sujeto a los cambios climáticos no es posible ejercer control sobre su desarrollo. La duración depende de las características de las especies de madera, de las condiciones climáticas, de la forma de apilado y de la disposición y ubicación del patio de secado.

LA ACCION DEL AIREEl aire transmite su calor a la madera verde, y además arrastra la humedad evaporada por ella, además es posible que el clima de un lugar pueda secarla. El aire cálido se va enfriando a medida que entra en contacto con la superficie de la madera y toma su humedad. Ese aire frío y húmedo es reemplazado por uno fresco y cálido que continua el proceso de secamiento.Tan pronto como la superficie de la madera comienza a perder vapor de agua, se va formando dentro de ella un gradiente de humedad que, por diferencias de presiones de vapor, establece un flujo continuo de salida de agua desde el interior de la pieza hacia las capas exteriores de ella.La sensibilidad de la madera a tomar o perder humedad depende de sus dimensiones y de su disposición en la pila de secado.

LA VELOCIDAD DE SECAMIENTO Y LOS FACTORES QUE LA DETERMINAN

La velocidad a la que la madera pierde su humedad está en función de su naturaleza y de algunos factores externos como la temperatura, el viento y la humedad relativa.Por esto, cuando se organiza un patio de secado natural se deben tener en cuenta los siguientes factores:

El peso especifico de la especie: es un buen índice de la tasa de secado; las maderas más livianas se secan más rápido que las pesadas. En una misma especie, la madera procedente de la albura, seca más rápidamente que la del duramen; aunque recién cortada la albura contiene más humedad.

Espesor de la madera y patrón de aserrado: la velocidad de difusión del vapor es inversamente proporcional al espesor de la pieza de madera.La madera aserrada en sentido tangencial seca más rápido que aquella en sentido radial, debido a que los radios ayudan al movimiento del agua a lo largo de ellos.

Condiciones climáticas: la velocidad del secado se ve afectada principalmente por la temperatura, pero también por el régimen de lluvias, esto se ve sobretodo en los países tropicales donde la temperatura no tiene variaciones grandes. En climas áridos, con humedad relativa muy baja, es casi imposible evitar los defectos debido a un rápido secamiento. En cambio en zonas de alta humedad relativa los defectos son ocasionados por hongos, dada la lentitud del proceso de secamiento.Es importante tener en cuenta la orientación del patio de secado según la dirección predominante de los vientos.La ubicación local del patio de secado, debe ser en sitios elevados y abiertos, pues son más ventilados y por ende favorecen un rápido secamiento.

Métodos de Apilado: la velocidad de secado de una pieza de madera es función de su exposición al medio ambiente. La madera apilada en forma de X se seca más rápido que aquella apilada horizontalmente.En una pila horizontal, se deben dejar espacios verticales entre las tablas a manera de chimeneas; pues estos espacios permiten la circulación vertical hacia abajo del aire ya saturado de humedad.Cuanto más espaciadas se encuentren las pilas y a mayor cantidad de calles, mayor será la velocidad de secamiento. También tiene influencia sobre la velocidad del secado la altura de las bases de las pilas y no se deben depositar desperdicios, ni dejar crecer la vegetación bajo la estructura de la pila.

El piso de los patios de secado: este debe ser plano y bien drenado, para facilitar el movimiento vehicular y para potenciar el secado.Todo deposito de agua o acumulación de desperdicios y cualquier clase de vegetación en el piso, aumenta la humedad relativa del aire y retarda el secamiento. S e acostumbra a utilizar inclinación (del 1 al 2%) para que el agua superficial pueda evacuarse fácilmente.

LA HUMEDAD FINAL DE LA MADERA Y DURACIÓN DEL SECADO

Con el secado natural no es factible obtener una humedad final de la madera inferior a la humedad de equilibrio con las condiciones ambientales del lugar.La velocidad de difusión del agua es lenta por debajo de la zona de saturación de las fibras, por lo tanto en muchos sitios el secado natural no es más que un presecado, que debe ser seguido del secamiento artificial.Con el secado natural la humedad final promedio es menor que 25%, o algo menos que un 20% de humedad en las superficies de los bloques o tablas. Con este contenido de humedad final, ya se protege superficialmente la madera contra el ataque de hongos y no se presentan tensiones de secado tan altas.

CAUSAS DEL DETERIORO EN EL SECADO NATURAL

El secado natural tiende a producir algún deterioro de la madera en su estructura y apariencia, sobre todo porque no es posible controlar el desarrollo del proceso.Las causas del deterioro originado por el secado natural de la madera son las siguientes:

Contracciones: producen defectos tales como grietas superficiales, rajaduras, deformaciones y otros daños estructurales. Estos defectos son los más difíciles de evitar durante el secado natural, pero se pueden atenuar mediante técnicas de apilado y protección de las pilas y de los extremos de las tablas o piezas en secamiento.

Infecciones Fungosas: los hongos y mohos afectan la madera en su apariencia y estructura; produciendo manchas, decoloraciones y pudriciones. El control de estas infecciones se hace con un tratamiento profiláctico, con sustancias químicas funguicidas que protegen la madera hasta que su contenido de humedad en la superficie sea inferior al 20%.

Ataque de Insectos: durante el secado natural es posible encontrar insectos xilófagos que atacan tanto las maderas húmedas como las maderas secas. Los daños que causan se aprecian como huecos o perforaciones típicas, según el tipo de insecto que los produzca. Para evitar su acción durante el secado natural se debe hacer un tratamiento profiláctico antes y durante el apilado y la limpieza de calles y demás sitios en donde se acumulan desperdicios.

Acción Química: las manchas químicas que afectan la apariencia de la madera se presentan debido a reacciones químicas, que se producen por un secamiento lento durante periodos cálidos y húmedos. La acción química puede ser reducida con un secamiento rápido.

LOS PATIOS DE SECADO

Los patios de secado natural deben ubicarse generalmente cerca de los aserraderos o en inmediaciones de las fábricas que utilizan la madera como materia prima. Las características que debe tener un patio para que pueda cumplirse en forma eficiente el secado natural de las maderas, son las siguientes:

Disposición de los patios de secado.Un patio eficiente debe tener un drenaje y adecuada ventilación, y una amplitud y topografía; que permitan el tráfico vehicular y las operaciones mecánicas o manuales de apilado.Los sitios ideales para el patio de secado deben quedar en partes altas, lejos de depósitos o corrientes de agua, sin influencia de edificaciones ni de árboles altos.El esquema geométrico más acostumbrado es el rectangular, en el cual las calles para el paso vehicular y el movimiento de la madera se cruzan en ángulo recto.

Las Calles, su Orientación y Tamaño.En un patio de secado al aire libre se distinguen los siguientes tipos de calles: calles o barreras rompefuegos, calles transversales, calles principales, calles laterales y calles posteriores.Las calles rompefuegos tiene un ancho de 30 m y sirven para evitar la propagación de los incendios y mejorar la circulación del aire.Las calles transversales tienen un ancho de 20 m, son perpendiculares a las calles principales y se encuentran espaciadas cada 80 a 100 m, también sirven como barreras rompefuegos.Las calles principales sirven para facilitar el transporte de la madera y la operación de apilado, en el apilado manual el ancho de las calles varía entre 5 y 7m y la distancia entre ellas es igual a la longitud de dos pilas más la anchura de la calle posterior, la cual es 3 metros.Las calles laterales son aquellas que quedan entre pila y pila en sentido lateral, estos pasadizos laterales tienen un ancho que varía entre 0.6 y 3.0 metros.Las calles posteriores, es decir aquellos espacios que quedan entre los extremos posteriores de las pilas dependen de factores al igual que en la calle anterior; tales como el medio ambiente, apilado, clima, tipos de madera, y defectos que deban controlarse. Su ancho también varía entre 0.6 y 3.0 metros.-La orientación de las calles tiene que ver con los vientos dominantes o los puntos cardinales si se quiere en alguna forma, evitar o aprovechar la acción de los rayos solares.

Métodos de Transporte en los PatiosLos métodos de transporte tienen relación con el tipo de industria, el grado de mecanización, el tamaño del patio y la distancia entre el patio y las demás instalaciones.

El tipo de transporte más frecuente es aquel con apilado en paquetes. Los paquetes se forman de un tamaño pre-establecido cuyos pisos de tablas quedan separados por listones. Si la distancia entre la zona de formación de paquetes y el patio; es grande se utilizan carretillas remolcadas por tractores, y si la distancia es corta, se utilizan las grúas montacargas.

Operación y Mantenimiento de Patios.Las actividades que se realizan en un patio de secado están a cargo de un supervisor, que debe tener la capacidad de mantener un inventario actualizado de las existencias y un registro de su movimiento. Además tiene la responsabilidad de llevar un control del desarrollo del proceso de secado para poder tomar decisiones que reduzcan los defectos y aumenten los rendimientos en tiempo y calidad.

PREPARACIÓN DE LA MADERA ANTES DEL SECADO

La madera después de aserrada y antes de someterla a secado, presenta defectos; se puede rajar por una excesiva sequedad en los extremos; también puede ser atacada por insectos y hongos, pues la madera esta más propensa al deterioro por agentes naturales.Por esto, se deben tomar medidas preventivas para evitar daños estructurales o de apariencia en la madera aserrada, antes de someterla a secamiento. Protección de Trozas.

Al hacer el apeo del árbol se presentan daños estructurales como fracturas de compresión y rajaduras en los extremos; para evitar esto se debe proceder en forma inmediata con la operación de aserrado.En los países tropicales, el riesgo de daño de las trozas es mayor; porque los agentes biodegradantes son más agresivos y las condiciones climáticas más severas, por lo tanto se debe fumigar con sustancias profilácticas y protectores contra el ataque de hongos e insectos y se deben recubrir los extremos de las trozas con parafina o pintura.

Protección de la Madera Recién Aserrada.La madera recién aserrada es propensa, al ataque de hongos e insectos; por tal razón debe ser protegida mediante la aplicación por inmersión o aspersión, de sustancias tóxicas. Un sistema efectivo de protección contra hongos consiste en el apilado y secamiento inmediato, pues contenidos de humedad de las superficies de las piezas de madera por debajo del 20%, son suficientes para inhibir la acción de estos microorganismos.

Protección Contra Formación de Grietas, Rajaduras y Deformaciones.La madera aserrada con espesor mayor de 4 cm, sobre todo si es densa tiende a rajarse en sus extremos o a agrietarse en su superficie durante su secamiento y estos defectos

son más frecuentes cuando la madera queda expuesta a los rayos solares o vientos fuertes.Para evitar estos defectos, se utilizan sustancias resistentes a la humedad capaces de evitar la rápida evaporación del agua a lo largo del grano de la madera. Estas sustancias se pueden aplicar en frío o en caliente. El tratamiento debe efectuarse inmediatamente después de la tumba del árbol.

CLASIFICACION DE LA MADERA ASERRADA PARA EL SECADO NATURAL

El principio básico de la clasificación de la madera recién aserrada es la similaridad de sus características de secado. Esta clasificación se realiza antes del apilado mecánico o manual.Durante esta clasificación se agrupa la madera según:La especie, espesor, ancho, largo, contenido de humedad inicial, calidad y eventualmente según criterios de comercialización y producción.

EL APILADO PARA EL SECADO AL AIRE

El secado de una pieza de madera aserrada será más uniforme y eficiente en la medida en que su exposición a las condiciones medio ambientales sea más completa. Por está razón, se han ideado diversos sistemas de apilado al aire libre, cuya aplicación depende de las características del material a secar, de las posibilidades de espacio y de las condiciones climáticas del lugar.

APILADO HORIZONTAL EN PAQUETES.

Este sistema de formar paquetes de madera ha sido desarrollado aprovechando la ventaja de transporte en grúas montacargas, que pueden a su vez elevarlos al sitio que les corresponde en la pila.Estos paquetes son formados a mano o en forma automática, al lado de la estación de clasificación o en un sitio especialmente adecuado para tal fin y son generalmente colocados sobre plataformas con guías para los listones separadores.Cualquiera que sea el sitio asignado para la formación de los paquetes, los operarios deben disponer de travesaños, listones separadores, espacios y comodidades para que puedan desarrollar su labor en forma eficiente.Las características del paquete son las siguientes:

-El ancho del paquete depende de la capacidad de la grúa montacarga que se utilice. Pero el ancho más común es de 1.2 metros.

-La altura depende también de las características de la grúa montacarga, que generalmente puede transportar simultáneamente dos paquetes de 1.2 metros

-El largo depende únicamente de la longitud de las piezas de madera aserrada, se debe procurar que el paquete quede uniforme en su longitud y ancho.

-Para apoyar los paquetes y facilitar el acceso de los tenedores de la grúa, se utilizan travesaños de madera con una sección transversal cuadrada de 10 x 10 cm y largos iguales al ancho del paquete.

EL APILADO HORIZONTAL.

Consiste en formar pisos horizontales con las tablas que se van a secar, colocadas una al lado de la otra. Estos pisos se separan verticalmente con listones, hasta constituir una pila de la altura y ancho deseados.En este apilado el aire circula horizontalmente a través de los espacios que los separadores dejan entre piso y piso.La altura de los espacios entre piso varía de acuerdo con el espesor de las tablas y con la velocidad requerida del secado. Por tal razón, en un patio de secado se debe disponer de un surtido de separadores cuyo largo sea igual al ancho de las pilas y cuyo espesor varíe según se indica en la siguiente cuadro:

GROSOR DE LAS TABLAS (mm)

GROSOR DE LOS LISTONES (mm)

ESPACIAMIENTO DE LOS LISTONES (mm)

18 – 20 20 300 – 40020 – 25 25 400 – 50040 - 50 30 500 – 60050 – 65 35 700 – 80065 – 80 40 900

> 80 45 1000

Los separadores colocados en los extremos de las pilas deben formar un solo plano con la superficie transversal de las tablas, pues de esta manera se controlan las rajaduras de los extremos al retardarse el secamiento en dichas zonas.

Los elementos constitutivos de una pila horizontal son los siguientes:

Los Listones Separadores.Son elementos valiosos en el secado. Por tal motivo y puesto que deben ser utilizados muchas veces, tienen que ser resistentes y durables. Las características más importantes que debe reunir son las siguientes:

-Grano recto y madera dimensionalmente estable.-Alta resistencia mecánica.-Secos y libres de torceduras y rajaduras.-Preferiblemente de madera de duramen para garantizar una mayor resistencia al ataque de hongos e insectos.-Sección transversal uniforme en toda su longitud.

Es rentable tener cuidado con los listones en su manipuleo y además adoptar cualquier proceso de mantenimiento para aumentar su vida útil.

Las Bases de las Pilas.La pila horizontal debe colocarse sobre una base o cimiento que la mantenga alejada de la superficie del suelo. El espacio entre está y la pila es indispensable para facilitar la evacuación del aire húmedo que desciende a través de la pila y tiende a permanecer en su parte baja. Dicho espacio no puede ser menor que 50 cm.Los materiales de las bases deben ser resistentes y duraderos, como algunas maderas y el concreto.En todo momento es conveniente mantener el área de los cimientos libre de cualquier elemento que impida una adecuada circulación del aire.

Elementos de Protección de las Pilas.Como en el secado al aire libre la madera está expuesta a la acción de los factores climáticos; estos producen cambios que afectan la estructura del tejido leñoso causando deformaciones. Para evitar esto se utilizan elementos de protección . Los más usados son los siguientes:

-Cubiertas o Techos. Se utilizan cubiertas o techos para proteger los pisos superiores de una pila contra la acción directa de los rayos del sol o de la lluvia.La efectividad del techo depende de su capacidad de cubrimiento y por lo tanto es necesaria su prolongación sobre los extremos y lados de la pila.Toda cubierta debe sujetarse adecuadamente para contrarrestar la acción de los vientos.

-Protectores Laterales. Es necesaria la protección de los extremos mediante cubrimientos como la pintura o una mezcla de sal y cal, que eviten la rápida evaporación de la humedad en sentido axial, pues los rayos solares caen directamente sobre los extremos y producen rajaduras, y además los techos no alcanzan a proteger toda la superficie transversal de la pila.

APILADO TIPO JAULA O EN TRIANGULO

Este sistema de apilado tiene la ventaja de no utilizar listones, pues los espacios requeridos para la circulación del aire entre la madera se logran mediante encruzamiento de los extremos de las tablas en los vértices del triángulo. Este método de apilado ha dado buenos resultados en aserraderos pequeños, aunque requiere bastante espacio. La disposición de la madera favorece un secado rápido, excepto en las áreas de contacto de cada vértice.Presenta ciertas desventajas: como las pilas no estas cubiertas, entonces la madera tiende a deformarse; en las zonas de contacto hay bastante riesgo de ataque de hongos.

APILADO EN CABALLETE

El apilado en caballete o en forma de “X” es exclusivamente utilizado para secar madera aserrada al aire libre, aunque no debe emplearse para maderas con tendencia a torceduras.Las piezas de madera dispuestas verticalmente, se colocan de canto sobre un travesaño y se apoyan sobre uno de los extremos. De este modo se expone casi completamente la superficie de la madera aserrada a la acción del medio ambiente, pues las tablas solamente se entrecruzan sobre el travesaño o el caballete.Mediante este sistema de apilado se logra una velocidad de secado bastante rápida.Generalmente la parte inferior de las tablas se más lentamente; las partes superiores, que se encuentran más expuestas, tienen una evaporación muy rápida del agua y son más propensas a grietas, rajaduras y otras deformaciones.

APILADO VERTICAL

Este sistema de apilado equivale a inclinar una pila horizontal hasta llegar casi a una posición vertical de las tablas.El apilado se hace sobre una plataforma especial. Los extremos inferiores de las tablas de la pila deben descansar sobre una base ara evitar que se manchen. Los listones pueden ser de las mismas características que los utilizados en el apilado horizontal.Este sistema de apilado como el de caballete, permiten un secado rápido y por lo tanto sirven para controlar el ataque de los hongos. Sin embargo el secamiento no es uniforme y la madera queda más expuesta a daños por grietas y deformaciones que en el apilado horizontal.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL SECADO NATURAL

Ventajas:

La ventaja principal del secado al aire libre sobre otros métodos de secado de maderas, es el bajo costo de la inversión inicial en equipo.

La lentitud del secado hace que el gradiente de humedad que se produce sea muy pequeño, por lo que la calidad del secado es muy buena, siendo difícil que aparezcan piezas con fendas o con excesiva curvatura.

Desventajas:

Su principal desventaja es la larga duración del proceso y la imposibilidad de llegar a contenidos de humedad tan bajos (CH < 14%), como los requeridos para muchos usos.

Otro problema de este tipo de secado es el peligro de ataques de hongos causantes del azulado y la pudrición, dado que la madera al estar mucho tiempo húmeda, propicia el desarrollo de estos hongos.

No es posible controlar los factores que determinan el secado y por lo tanto hay limitaciones para impedir la formación de defectos.

En aquellos sitios con condiciones ambientales desfavorables se le puede reemplazar en las etapas iniciales por presecado que luego puede complementarse con un secado al horno una vez que la madera alcance un contenido de humedad de 30 – 35%.

SECADO ARTIFICIAL

Este secado surgió como respuesta a las deficiencias del secado natural. Por medio de aparatos e instalaciones especiales, se establecen en recintos cerrados condiciones climáticas diferentes a las condiciones normales.Mediante ventiladores, se produce un flujo de aire estable que circula a través de las pilas de madera, con temperatura y humedad relativa controladas de acuerdo a programas preestablecidos según especie y dimensiones de la madera en proceso de secamiento. La velocidad de secado se puede incrementar, elevando la temperatura tanto como sea admisible para cada especie en particular sin ocasionar daños de consideración. De la misma manera, se puede controlar la humedad relativa del aire de tal forma que los gradientes de humedad no produzcan esfuerzos de tensión causantes de grietas y deformaciones.El secado artificial, además de reducir considerablemente el tiempo de secado y de restringir la producción de defectos, permite alcanzar contenidos de humedad tan bajos como sean requeridos de acuerdo con el uso final de la madera.

Los costos directos del secado artificial en hornos o cámaras son al principio mucho más altos que los del secado al aire y además los costos de funcionamiento en combustibles, electricidad y supervisión. Sin embargo, la rapidez del secado esta entre 10 y 40 veces más rápido que al aire libre.El secado artificial se ha venido desarrollando industrialmente en formas diferentes, según el tipo de instalaciones y la manera como se acondiciona el aire que circula a través de las pilas de madera.

SECADO ARTIFICIAL CONVENCIONAL.

El secado convencional se desarrolla en recintos cerrados ( hornos o cámaras de secado ) dentro de los cuales se establecen climas artificiales progresivamente más cálidos y secos.Cada clima o etapa del secado se mantiene durante un determinado lapso, de acuerdo a un programa predeterminado experimentalmente según el tipo y dimensiones de la madera.Como los cambios climáticos inducen contenidos de humedad de equilibrio cada vez más bajos, en las piezas de madera se genera un gradiente de humedad que determina la velocidad de difusión del agua, del interior hacia la periferia.Los hornos o cámaras poseen: ventiladores, elementos de calefacción, humidificación, control y registro de las condiciones ambientales, tales como la humedad relativa del aire, la temperatura y el contenido de humedad en diferentes muestras o tablas.El secado convencional es el sistema de secado más generalizado a nivel mundial y se distinguen varias formas, según la intensidad de la temperatura aplicada y las características de las aplicaciones.

Secado a bajas Temperaturas o Presecado.

Este secado se realiza con temperaturas inferiores a 45º C. La energía proviene del medio ambiente, de los rayos solares o de fuente artificial. Cuando se usa la temperatura ambiente, los ventiladores trabajan solo durante las horas más calurosas o secas del día.El secado a bajas temperaturas tiene como finalidad reducir el contenido de humedad de la madera desde el estado verde hasta un 20 a 30%, para evacuar de este modo toda el agua libre y como máximo una tercera parte del agua fija.

Sistemas más comunes de Presecado.Se realiza bajo cubiertas temporales, dentro del mismo patio de secado natural y con la ayuda de ventiladores. Las pilas horizontales de madera se colocan en un espacio rectangular cubierto con un material aislante e impermeable. En una pared lateral se colocan los ventiladores y el lado opuesto se deja abierto para asegurar la salida de aire. Los demás lados y las aberturas en la pared de los ventiladores se cubren para evitar fugas y para forzar al aire a pasar a través de las pilas.El aire puede ser empujado o succionado por los ventiladores. La velocidad del secado depende fundamentalmente de la temperatura y humedad del aire y de la velocidad con que este circula.

Otro secador con aire forzado comúnmente utilizado es el llamado “ bajo cubierta” , su cubierta es permanente y sus ventiladores estacionarios.En estas instalaciones la temperatura es la principal responsable del secado. Se debe elevar y mantener la temperatura y humedad relativa del aire dentro del presecador.Las instalaciones deben tener válvulas de entradas y salida de aire que permitan mantenerlo o dejarlo salir, según convenga al clima interior.Un presecadero, es una gran bodega climatizada a una temperatura de mas o menos 40 º C durante todo el tiempo. Su capacidad varia entre 100 y 2000 metros cúbicos para secar madera hasta un 20 % de contenido de humedad. Dicha bodega tiene una o mas puertas por donde entra la madera y otra al lado opuesto de iguales características, por donde se saca. La humedad relativa del aire se mantiene dentro del rango deseado mediante ventilas que permiten cambiar el aire húmedo por fresco. La velocidad del aire es aproximadamente 1 m / s. Estos presecadores facilitan el presecado rápido y en forma simultanea de tablas de diferentes especies, anchos y espesores. El clima dentro de un secadero tiene temperaturas de 40 a 45 º C y 60 a 65 % de humedad relativa, permite la entrada de madera fresca y la salida de madera presecada sin interrumpir el proceso de secado.Los defectos que ocurren en un secado natural; en los presecaderos se reducen a un mínimo.El clima suave y constante que rige en un presecadero del tipo industrial minimiza las tensiones en la madera, sobre todo durante la primera fase de evacuación del agua libre.

Procedimiento de secado La estructura de las instalaciones, los materiales para cubiertas, paredes y desviadores y los equipos utilizados en las diferentes modalidades de secado a bajas temperaturas, deben ser de buena calidad, tener alto grado de aislamiento, y ser duraderos y resistentes a las condiciones climáticas adversas y a las propias condiciones de trabajo.Tanto el apilado como la disposición de las pilas deben ser hechos en tal forma que se permita la circulación uniforme del aire.

En bodegas grandes, donde se practica el secado con aire controlado, se mantiene durante toda la operación una temperatura constante cuya intensidad depende de las características de la madera, pero que varia alrededor de 40 grados centígrados.Como siempre entra a los presecaderos madera verde recién aserrada, no se requiere la instalación de un sistema de humidificación. La madera verde evapora suficiente cantidad de agua para mantener la humedad relativa dentro del secadero.

Ventajas La principal ventaja del secado en un presecador consiste en poder aplicar a la madera las condiciones ideales del secado al aire libre, pero manteniéndola protegida de los cambios bruscos de ese mismo ambiente natural. De esta manera se puede reducir hasta en 5 veces el tiempo desecado que se requeriría al aire libre.

Las principales ventajas del secado con aire forzado son las siguientes: Se economizan costos de transporte porque se disminuye rápidamente el peso de la

madera. Se aumenta la productividad de las cámaras de secado tradicionales, pues ya no se

utilizan para secar madera desde el estado verde. Se disminuyen los defectos causados por el secado al aire libre y se previene la

producción de manchas y decoloraciones.

Secado a Temperaturas normales

El secado convencional o artificial propiamente dicho se realiza a temperaturas que varían entre 45 y 90 º C y se lleva a cabo dentro de cuartos llamados cámaras u hornos, en los cuales se puede controlar la temperatura, la humedad relativa y la velocidad del aire.Para calentar estas cámaras se utilizan diversas fuentes térmicas, siendo las mas comunes el vapor de agua, el agua caliente y los calentadores o quemadores a base de combustibles derivados de l petróleo y la energía eléctrica. La madera aserrada en forma de tablas, tablillas o listones, se apila horizontalmente utilizando siempre listones separadores especiales de tamaño adecuado.

El secado se realiza siguiendo un programa previamente establecido, con etapas climáticas progresivamente mas secas y cálidas. El control de las condiciones climáticas se efectúa mediante termómetros y sensores del equilibrio del contenido de humedad que permiten, por una parte, conocer la temperatura y humedad relativa del aire dentro de la cámara y, por otra, mantener mediante controles automáticos las condiciones ambientales deseables.

Instalaciones Para el Secado Una instalación para secado a temperaturas normales consiste en un cuarto, cámara o

Túnel debidamente aislado del medio ambiente natural, dentro del cual se puede controlar la temperatura y la humedad relativa del aire que circula a través de las pilas de madera aserrada. El clima artificial dentro del recinto permite el secamiento progresivo de la madera hasta el contenido de humedad final deseado.

Cámaras de secado.Son en principio unos cuartos sellados herméticamente, equipados con un sistema de calefacción ( normalmente radiadores ), ventiladores para la circulación del aire, equipo de humidificación , válvulas para el intercambio del aire con cierres de mariposa y equipo para controlar y variar el clima dentro del secadero ( temperatura y humedad relativa del aire ).

Fig. 3.23 Secadero de madera aserrada, para carga lateral con montacarga:

1) Pila de madera formada por paquetes 2) Ventilador3) Cielo raso4) Deflector de aire 5) Radiadores bimetalicos 6) Humidificación / vaporización 7) Entrada de aire fresco y salida de aire húmedo, con cierre de mariposa 8) Equipo de control9) Peso de concreto ( 500 a 1000 kg / m )

El casco y las puertas de las cámaras de secado se deben construir con un material resistente a la acción del clima agresivo que rige dentro del secadero durante el proceso del secado. El edificio del secadero se construye preferiblemente con ladrillos, concreto o con elementos prefabricados de aluminio. Este ultimo materiales muy resistente a la intemperie y al mismo tiempo no es afectado por la acidez del clima dentro del secadero.

Secaderos Progresivos o en Túnel.

Es un tipo de secador que se presenta bajo la forma de un túnel, el cual podría asimilarse a varias cámaras secadoras pequeñas puestas tope a tope. Este secador tiene una longitud que varía entre 10 y 50 metros.El arreglo de la madera en estas cámaras es la siguiente:Varias pilas de madera montadas sobre vagonetas se disponen en forma continua en la puerta de entrada del horno. Cada pila representa la cantidad de madera necesaria para una jornada de trabajo.El secado de la madera en este tipo de instalaciones se realiza en virtud del siguiente principio: se hace circular aire caliente en sentido contrario al avance de la madera. El aire caliente a medida que avanza a través de las pilas, se va cargando de humedad y se enfría.Los secaderos progresivos son muy útiles para maderas blandas (coniferas) que son fáciles de secar.Las principales ventajas son las siguientes:Una producción constante de madera seca.El abastecimiento de la madera al horno puede hacerse directamente del aserradero.Su operación resulta económicamente ventajosa.

Su principal desventaja es que exige una clasificación estricta de la madera que va a secarse, pues debe tener las mismas características en cuanto especie, espesor, contenido de humedad inicial y final deseada.

Sistemas de Ventilación.-Ventiladores colocados sobre las pilas de madera.Los ventiladores se montan sobre un eje que se extiende a lo largo de la cámara. Como los ventiladores montados sobre un mismo eje tienen una propulsión axial es necesario desviar el aire en un ángulo de 90 grados para que pase a través de las pilas de madera. Para ello cada ventilador se coloca dentro de cajones cuya sección longitudinal tiene la forma de Z, lo que permite soplar de derecha a izquierda o viceversa, según el giro del motor impulsor.-Las ventajas de estos ventiladores son las siguientes: Se pueden alcanzar velocidades del aire entre 0.75 y 205 m/ s.Cuando los motores están ubicados exteriormente es posible colocar varias cámaras, una al lado de la otra, sin ninguna interferencia.Con un solo motor es posible mover grandes volúmenes de aire, impulsados por ventiladores localizados sobre el eje.-Sus desventajas:El aire tiene que dar un giro de 90 grados para pasar a través de las pilas de madera.En cámaras largas los ejes se descentran con facilidad, sobre todo en los modelos tipo Z cuyos ventiladores tienen el mismo sentido de giro; esto genera vibraciones que afectan la estructura de la cámara.

Los ventiladores son axiales, casi siempre de giro reversible para conseguir una óptima distribución del flujo del aire a lo largo y ancho del secadero. Se localizan sobre un falso techo que forma una cámara separada del recinto donde se apila la madera. Dependiendo

del diámetro, revoluciones y distancia entre ventiladores, se logran en estos casos velocidades del aire entre 1 y 7 m/s.

Para poder instalar varios secadores en serie, los motores se localizan sobre el techo de la cámara o dentro de ella. Cuando se ubican exteriormente, la transmisión a los ventiladores se hace con poleas a través de la placa del techo. Si se hace transmisión directa se localizan internamente, pero tienen que estar construidos en tal forma que soporten humedades y temperaturas muy altas.

Ventilación LateralLos ventiladores son axiales, a veces de diámetro igual a la altura de la pila de madera. Se sujetan desde el piso y no necesitan un falso techo. El aire es proyectado horizontalmente, atravesando la pila de madera en dirección transversal. El retorno se hace sobre la pila o a través de ella.Cuanto mayor es el diámetro de los ventiladores, mayor es la eficiencia en términos del volumen de aire movido por unidad de fuerza.-Las ventajas de la ventilación lateral son las siguientes:Las deficiencias en el apilado no afectan mucho el flujo de aire.Con un consumo relativamente bajo de energía se alcanzan flujos de aire aceptables.No necesitan techos resistentes,.La altura de las cámaras se reduce bastante a pesar de utilizar ventiladores de gran diámetro.Las operaciones de mantenimiento y reparación son más fácil por la mayor accesibilidad de los equipos.-Sus desventajas son:Se da un secado no uniforme y una gran variación del contenido de humedad final.El flujo del aire es mayor hacia la periferia que hacia el centro del ventilador, en donde la propulsión del aire es nula.El ancho de las cámaras es mayor que el requerido en los otros sistemas.El aire tiene que hacer un largo recorrido antes de ser recalentado.

Sistemas de CalefacciónSon varias las fuentes energéticas utilizadas para el calentamiento del aire en el secado artificial a temperaturas normales. Las principales características de estas fuentes son:

-Vapor a Baja Presión.El vapor a 15 psi o menos se denomina de baja presión, este sistema es recomendado para secado a bajas temperaturas, especialmente de maderas latifoliadas. Sus principales ventajas son la facilidad de obtener humedades relativas altas, su fácil operación y la facilidad de diseño de los intercambiadores de calor. Sin embargo, solo permite alcanzar aproximadamente 85º C en la mejores condiciones de aislamiento.

-Vapor a Mediana y Alta Presión.Es quizás el sistema más apropiado para la industria del secado de la madera. Se pueden conseguir temperaturas superiores a los 115º C con 150 psi de presión, pero también se puede trabajar a más bajas presiones según los requerimientos. Precisan de líneas de vapor más pequeñas que las requeridas a bajas temperaturas, obteniéndose un calentamiento más rápido de las cámaras con un control menos complicado.

-Agua Caliente a Baja Presión.Es similar a los sistemas de baja presión en cuanto a manipulación, niveles de humedad y diseño de los radiadores. Se alcanzan temperaturas cercanas a 120º C con 50 psi de presión. Su instalación es más costosa, pues requiere tuberías de mayor diámetro, bombas para la circulación de agua y una mayor cantidad de superficies de calefacción.

-Calentamiento Directo con Desperdicios de Madera.No es recomendable, pues este sistema no permite un control eficaz de la temperatura y de la humedad relativa del aire dentro del secadero y aumenta el peligro de daños de secado. Además el hollín producido ensucia la madera en forma considerable.

-Calefacción Eléctrica.La calefacción eléctrica directa o indirecta, resulta generalmente antieconómica, dados los altos costos de la instalación eléctrica, armarios y transformadores.

-Secadero con Intercambiador de Calor Calentado con Desperdicios de Madera.Son comunes e indispensables en la industria maderera y funcionan en forma similar a los sistemas de gas, con la diferencia que la materia prima es más accesible.

-Calentamiento a Base de Aceite Térmico.El calentamiento se hace con radiadores similares a los utilizados con vapor de agua caliente. El aceite se calienta con desperdicios de madera como combustible. Se puede llegar hasta unos 180º C utilizando tubería de baja presión. El flujo del aceite a la cámara se controla en forma similar al del agua caliente en un circuito cerrado. Este sistema es muy útil en el secado a bajas y altas temperaturas. Es ventajoso porque no es contaminante, puede ser controlado automáticamente al igual que los sistemas de vapor y no requiere personal especializado para su manejo.

Construcción de una Cámara de Secado.Las cámaras son espacios cerrados que deben albergar permanentemente la madera durante el secado; por lo tanto deben soportar las condiciones climáticas exteriores y tener suficiente aislamiento para mantener el clima interior.Los materiales más utilizados para su construcción son el adobe cocido, los ladrillos de arcilla quemada y en general la mampostería.Las principales características de las secciones que componen una cámara de secado son las siguientes:

-Los cimientos Deben soportar la estructura de la cámara, incluidas las paredes y los techos. Las características constructivas deben estar referidas a las condiciones mecánicas del suelo y a las cargas de la edificación. El subsuelo debe estar compuesto por piedra, una capa de hormigón de escoria y recubrimiento de hormigón previamente aislado con un material impermeable para evitar la humedad del piso que afectaría posteriormente el clima del recinto.

-EL Piso.Debe ser lo suficientemente resistente para poder soportar el piso de las pilas de madera y el continuo transito de las vagonetas. Para un drenaje correcto, todo el piso debe tener un desnivel apropiado y dirigido hacia el canal de drenaje y su superficie debe ser lisa y uniforme.

-Las Paredes.Generalmente se construyen con diferentes materiales, tales como ladrillos de arcilla, adobe cocido y paneles metálicos de aluminio. Debido al peligro de corrosión los materiales para la construcción deben ser resistentes a este fenómeno. El mejor resultado lo ofrecen las paredes prefabricadas de elementos estructurales de aluminio puro y con un aislamiento térmico de alta eficacia.

-El Techo.Cuando las cámaras se construyen en mampostería, los techos son generalmente en concreto que puede ser aligerado dependiendo del sistema de ventilación utilizado. Cuando los motores de los ventiladores se instalan sobre el techo, este debe diseñarse con capacidad portante y resistencia a las vibraciones.Las esquinas interiores entre el techo y las paredes laterales se pueden redondear para lograr una mejor circulación del aire. La superficie superior del techo debe recubrirse con un material aislante y liviano, como escoria, con el objeto de evitar la condensación del vapor de agua en la superficie interior.

-El Falso Techo.Se utiliza para separar el espacio destinado a los ventiladores de aquél donde se apila la madera. Sobre el falso techo se colocan los ventiladores, los bafles orientados del aire y los radiadores o serpentines, según el diseño de las cámaras.La altura del falso techo está determinada por el diámetro de los ventiladores. Alo largo del falso techo se cuelgan deflectores de 0.3 a 0.5 m de ancho para sellar el espacio entre este y la parte superior de las pilas de madera, obligando así al aire a pasar por entre la madera.Todas las partes metálicas del falso techo deben ser de un material resistente a la corrosión.

-Los Pasillos Laterales.

Se extienden a todo lo largo de la cámara, entre las paredes laterales y las pilas de madera. En ellos se colocan los equipos de control ( bulbos húmedo y seco ), los radiadores o serpentines y los sistemas de humidificación (inyectores de humedad de vapor de agua).Su función principal es la de permitir la circulación del aire. por lo tanto se prolongan verticalmente desde el techo hasta un zócalo con esquinas redondeadas y con altura igual a los carros portapilas. El ancho de los pasillos laterales determina la circulación correcta del aire.

-Las Puertas.Están ubicadas en uno o en los dos extremos del secadero. También puede tratarse de una puerta lateral, dependiendo de las facilidades para la carga de madera. Las puertas deben ser fáciles de maniobrar, bien aisladas y resistentes a las condiciones climáticas del secador.

-Las Ventilas.Sirven para renovar el aire de las cámaras y controlar la humedad relativa interior. Estas ventilas pueden ubicarse sobre el techo o en la parte superior de las paredes. Casi siempre se abren o cierran con un dispositivo automático que recibe ordenes del sistema de control.

-Cámaras Metálicas.Los métodos de construcción prefabricada, usando materiales livianos como el aluminio, han permitido la construcción de cámaras modulares de fácil ensamble, que pueden ampliar en cualquier momento su capacidad de producción.Entre las principales ventajas de las cámaras metálicas, cabe mencionar las siguientes: se pueden instalar rápidamente sin necesidad de un cimentación costosa, son fáciles de trasladar, resisten altas temperaturas, tienen muy buen aislamiento y se pueden calentar en poco tiempo; aquellas construidas con elementos metálicos prefabricados y resistentes a la corrosión como, el aluminio puro, no requieren un mantenimiento periódico como las cámaras construidas en concreto mampostería; son las más apropiadas para secado a altas temperaturas y con vapor recalentado.

Equipamiento de las Cámaras de Secado-Medios de Calentamiento.El calentamiento debe efectuarse en forma indirecta. Para esto se usan varias fuentes de calor tales como gases calientes, aire o vapor, siendo el último el más común.El calentamiento del aire dentro de la cámara se hace a través de radiadores que conducen el calor a la cámara.Los radiadores constan de varios tubos con diámetros entre 2 y 7 cm, que están conectados en los extremos a otros de mayor diámetro, uno para alimentar el vapor y otro para el drenaje de los condensados.Estos radiadores deben tener aletas en forma de láminas o espirales denominados serpentines. Estos serpentines incrementan la superficie de radiación de los tubos lisos de 5

a 8 veces. Con el objeto de mejorar la eficiencia y prolongar su duración, sin necesidad de mantenimiento frecuente, se han diseñado serpentines con la tubería interna en acero y las aletas en aluminio (tubos bimetálicos).Los tubos bimetálicos son resistentes a la corrosión y tienen un óptimo poder calorífico de transmisión. La capacidad de calefacción instalada dentro de un secadero juega un papel importante en el control del clima durante el proceso de secado.Una capacidad de calefacción correctamente dimensionada debe permitir el calentamiento del aire dentro del secadero de 20 a 80º C en aproximadamente 3 horas. Esto es válido para secaderos con una capacidad de hasta 150 m³ de madera aserrada.La calefacción debe ser colocada y distribuida en forma tal que permita un calentamiento uniforme y un consumo mínimo de calor durante el secado.-Requerimientos térmicos En una cámara de secado se requiere calor para:Calentar el edificio y el equipo.Calentar la madera y el agua que ella contiene.Calentar el aire hasta las temperaturas programadas.Reponer el calor que sale en el aire húmedo durante el secado, las perdidas por escapes y el calor que tiene la madera seca cuando sale de la cámara.

SISTEMAS DE SECADO DE MADERA

ROSA HELENA LOZANO CUEVASCODIGO: 000325

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDERSEDE MALAGA

2003

SISTEMAS DE SECADO DE MADERA

ROSA HELENA LOZANO CUEVASCODIGO: 000325

Informe de Tecnología de MaderasPresentado al Ingeniero:

HERWIN RAMIRO ROA CAICEDO

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDERSEDE MALAGA

2003

INTRODUCCIÓN

La madera debe secarse antes de utilizarla, de esta manera se evitan daños e inconvenientes.

Por tal razón se incremento la construcción de instalaciones que permitieran obtener madera seca en un tiempo menor.Al descubrirse que existe una humedad de equilibrio, debida a la correlación entre el contenido de humedad de la madera, por una parte, y la temperatura y humedad relativa del medio ambiente, por otra, se acepta que el aire caliente impulsado por ventiladores permite acelerar aún más el proceso de secamiento.De ahí en adelante se ha venido desarrollando la verdadera tecnología del secado de la madera.Algunos sistemas artificiales constituyen alternativas tecnológicas valiosas que ofrecen un horizonte aún más promisorio en el reto de secar más económicamente la madera en el menor tiempo y con los mínimos defectos posibles.

Este informe contiene las definiciones, ventajas, desventajas y utilidades de cada uno de los sistemas de secado, tanto el natural como el artificial, con el fin de conocer cual es el que mejor brinda un efectivo secado de la madera desde todos los puntos de vista y dependiendo también del uso que se le vaya a dar a está.

OBJETIVOS

Reconocer las ventajas y desventajas de los sistemas de secado de la madera.

Conocer todo el proceso y montaje de cada método de secado.

BIBLIOGRAFÍA

JUNTA DEL ACUERDO DE CARTAGENA PROYECTO SUBREGIONAL DE PROMOCION INDUSTRIAL DE LA MADERA PARA CONSTRUCCIÓN.

“ Manual del grupo Andino para el secado de Maderas” Primera edición, Lima (Perú) 1989.

CONCLUSIONES

Cada especie de madera tiene sus propias características de densidad, contracción, relación entre contracciones en dirección transversal y resistencia, por lo tanto , para

cada especie y para cada espesor de madera se debe aplicar un programa de secado diferente.

Cada uno de los sistemas de secado se acopla a diferentes alternativas, estrategias, ventajas, condiciones, circunstancias que hacen que la persona o industria maderera que desee utilizar un sistema de secado lo haga de acuerdo a sus necesidades y requerimientos.

Es de gran importancia conocer los principios de cada método de secado y las posibilidades que ofrece respecto a la calidad de la madera obtenida con el proceso.

En la práctica es posible combinar los métodos que se utilizan a escala comercial: Secado al aire libre, presecado en ambientes controlados y secado en hornos; para aprovechar más las ventajas de cada uno de ellos.

El secado natural ofrece una instalación inicial de bajo costo, pero es un proceso más demorado en donde no se pueden controlar las condiciones ambientales.

En el secado artificial se puede llegar al contenido de humedad deseado, el tiempo de secado es mucho más corto; se disminuyen las contracciones y deformaciones en la madera.