Secado de madera - Wood drying

Pila de madera de secado al aire

El secado de la madera (también sazonar la madera aserrada o sazonar la madera ) reduce el contenido de humedad de la madera antes de su uso. Cuando el secado se realiza en un horno , el producto se conoce como madera o madera secada al horno , mientras que el secado al aire es el método más tradicional.

Hay dos razones principales para secar la madera:

Carpintería

Cuando la madera se utiliza como material de construcción, ya sea como soporte estructural en un edificio o en objetos de carpintería , absorberá o expulsará la humedad hasta que esté en equilibrio con su entorno. El equilibrio (generalmente secado) provoca una contracción desigual en la madera y puede dañarla si el equilibrio se produce con demasiada rapidez. El equilibrado debe controlarse para evitar daños a la madera.

Madera quemandose

Cuando se quema madera ( leña ), generalmente es mejor secarla primero. El daño por contracción no es un problema aquí, como puede serlo en el caso del secado para trabajos de carpintería. La humedad afecta el proceso de combustión, y los hidrocarburos no quemados suben por la chimenea. Si un tronco húmedo al 50% se quema a alta temperatura, con una buena extracción de calor de los gases de escape que conduce a una temperatura de escape de 100 ° C , aproximadamente el 5% de la energía del tronco se desperdicia al evaporar y calentar el vapor de agua. Con los condensadores, la eficiencia se puede aumentar aún más; pero, para la estufa normal, la clave para quemar leña húmeda es quemarla muy caliente, quizás comenzando el fuego con leña seca.

Pequeños troncos de leña que se secan en el lugar

Para algunos propósitos, la madera no se seca en absoluto y se usa verde . A menudo, la madera debe estar en equilibrio con el aire exterior, como en el caso de la madera de construcción, o con el aire en el interior, como en el caso de los muebles de madera.

La madera se seca al aire o se seca en un horno especialmente diseñado ( horno ). Por lo general, la madera se aserra antes de secar, pero a veces el tronco se seca entero.

El endurecimiento por cementación describe la madera aserrada o la madera que se ha secado demasiado rápido. La madera se seca inicialmente de la cáscara (superficie), encogiendo la cáscara y poniendo el núcleo bajo compresión. Cuando este caparazón tiene un contenido de humedad bajo, se 'fraguará' y resistirá la contracción. El núcleo de la madera todavía tiene un mayor contenido de humedad. Este núcleo comenzará a secarse y encogerse. Sin embargo, cualquier encogimiento es resistido por el caparazón ya 'configurado'. Esto conduce a tensiones invertidas; tensiones de compresión en la carcasa y tensiones de tensión en el núcleo. Esto da como resultado un estrés no aliviado llamado endurecimiento de la caja. La [madera] cementada puede deformarse considerable y peligrosamente cuando se libera la tensión mediante el aserrado .

Tipos de madera

La madera se divide, según su origen botánico, en dos clases: maderas blandas, de coníferas, y frondosas, de frondosas. Las maderas blandas son más ligeras y generalmente de estructura simple, mientras que las maderas duras son más duras y complejas. Sin embargo, en Australia, la madera blanda generalmente describe los árboles de la selva tropical y la madera dura describe las especies de esclerófilos ( Eucalyptus spp ).

Las maderas blandas como el pino suelen ser mucho más ligeras y fáciles de procesar que las maderas duras como la madera de árboles frutales. La densidad de las maderas blandas varía de350 kg / m ³ hasta700 kg / m ³ , mientras que las maderas duras son450 kg / m ³ hasta1250 kg / m ³ . Una vez secos, ambos contienen aproximadamente un 12% de humedad ( Desch y Dinwoodie, 1996 ). Debido a la estructura más densa y compleja de la madera dura, su permeabilidad es mucho menor que la de la madera blanda, lo que hace que sea más difícil de secar. Aunque hay alrededor de cien veces más especies de árboles de madera dura que árboles de madera blanda, la capacidad de secarse y procesarse más rápido y más fácilmente hace que la madera blanda sea el principal suministro de madera comercial en la actualidad.

Relaciones madera-agua

La madera de árboles vivos y troncos frescos contiene una gran cantidad de agua que a menudo constituye más del 50% del peso de la madera. El agua tiene una influencia significativa sobre la madera. La madera intercambia continuamente humedad o agua con su entorno, aunque la tasa de intercambio se ve fuertemente afectada por el grado de sellado de la madera.

La madera contiene agua en tres formas:

Agua gratis

La mayor parte del agua contenida en la luz de la célula solo se retiene mediante fuerzas capilares. No está ligado químicamente y se llama agua libre. El agua libre no se encuentra en el mismo estado termodinámico que el agua líquida: se requiere energía para vencer las fuerzas capilares . Además, el agua libre puede contener productos químicos que alteren las características de secado de la madera.

Agua ligada o higroscópica

El agua ligada se une a la madera a través de enlaces de hidrógeno . La atracción de la madera por el agua surge de la presencia de grupos hidroxilo (OH) libres en las moléculas de celulosa , hemicelulosas y lignina de la pared celular. Los grupos hidroxilo están cargados negativamente. Debido a que el agua es un líquido polar, los grupos hidroxilo libres en la celulosa atraen y retienen el agua mediante enlaces de hidrógeno.

Vapor

El agua en la luz de la celda en forma de vapor de agua es normalmente insignificante a temperatura y humedad normales.

Contenido de humedad

El contenido de humedad de la madera se calcula como el cambio de masa como proporción de la masa seca, mediante la fórmula (Siau, 1984):

${\ Displaystyle {\ text {contenido de humedad}} = {\ frac {m _ {\ text {g}} - m _ {\ text {od}}} {m _ {\ text {od}}}} \ times 100 \% }$

Aquí, es la masa verde de la madera, es su masa seca al horno (el logro de masa constante generalmente después de secar en un horno a${\ Displaystyle m _ {\ text {g}}}$${\ Displaystyle m _ {\ text {od}}}$103 ± 2 ° C (218 ± 4 ° F ) durante 24 horas como lo mencionan Walker et al. , 1993). La ecuación también se puede expresar como una fracción de la masa del agua y la masa de la madera seca al horno en lugar de un porcentaje. Por ejemplo,0.59 kg / kg (base seca al horno) expresa el mismo contenido de humedad que 59% (base seca al horno).

Punto de saturación de fibra

Estas marcas de IPPC en una paleta de madera indican KD: secado al horno, HT: tratado térmicamente y DB: descortezado. Básicamente, todo el material de embalaje de madera que se exporta a un estado miembro de la CIPF debe tener un sello como este.

Cuando la madera verde se seca, el agua libre de la luz celular, retenida únicamente por las fuerzas capilares, es la primera en desaparecer. Las propiedades físicas, como la resistencia y la contracción, generalmente no se ven afectadas por la eliminación del agua libre. El punto de saturación de la fibra (FSP) se define como el contenido de humedad en el que el agua libre debe desaparecer por completo, mientras que las paredes celulares están saturadas con agua ligada. En la mayoría de los tipos de madera, el punto de saturación de la fibra se encuentra en un contenido de humedad del 25 al 30%. Siau (1984) informó que el punto de saturación de la fibra (kg / kg) depende de la temperatura T (° C) de acuerdo con la siguiente ecuación: ${\ Displaystyle X _ {\ text {fsp}}}$

${\ Displaystyle X _ {\ text {fsp}} = 0,30-0,001 (T-20) \;}$ (1,2)

Keey y col. (2000) utilizan una definición diferente del punto de saturación de la fibra (contenido de humedad de equilibrio de la madera en un ambiente de 99% de humedad relativa).

Muchas propiedades de la madera muestran cambios considerables a medida que se seca por debajo del punto de saturación de la fibra, que incluyen:

1. volumen (idealmente no se produce ninguna contracción hasta que se pierde algo de agua unida, es decir, hasta que la madera se seca por debajo de FSP);
2. resistencia (las resistencias generalmente aumentan constantemente a medida que la madera se seca por debajo del FSP (Desch y Dinwoodie, 1996), excepto por la resistencia a la flexión por impacto y, en algunos casos, la tenacidad);
3. resistividad eléctrica , que aumenta muy rápidamente con la pérdida de agua unida cuando la madera se seca por debajo del FSP.

Contenido de humedad de equilibrio

La madera es una sustancia higroscópica . Tiene la capacidad de absorber o desprender humedad en forma de vapor. El agua contenida en la madera ejerce una presión de vapor propia, que está determinada por el tamaño máximo de los capilares llenos de agua en cualquier momento. Si la presión del vapor de agua en el espacio ambiental es menor que la presión del vapor dentro de la madera, se produce la desorción. Los capilares de mayor tamaño, que están llenos de agua en ese momento, se vacían primero. La presión de vapor dentro de la madera cae a medida que el agua se contiene sucesivamente en capilares más pequeños. Finalmente, se alcanza una etapa en la que la presión de vapor dentro de la madera es igual a la presión de vapor en el espacio ambiental sobre la madera y cesa la desorción adicional. La cantidad de humedad que permanece en la madera en esta etapa está en equilibrio con la presión del vapor de agua en el espacio ambiental y se denomina contenido de humedad de equilibrio o EMC (Siau, 1984). Debido a su higroscopicidad, la madera tiende a alcanzar un contenido de humedad que está en equilibrio con la humedad relativa y la temperatura del aire circundante.

La EMC de la madera varía significativamente con la humedad relativa ambiental (en función de la temperatura), en menor grado con la temperatura. Siau (1984) informó que la EMC también varía muy levemente con la especie, el estrés mecánico, el historial de secado de la madera, la densidad, el contenido de extractos y la dirección de sorción en la que tiene lugar el cambio de humedad (es decir, adsorción o desorción).

Contenido de humedad de la madera en servicio

La madera conserva sus características higroscópicas después de su puesta en uso. Luego se somete a una humedad fluctuante, el factor dominante en la determinación de su EMC. Estas fluctuaciones pueden ser más o menos cíclicas, como cambios diurnos o cambios estacionales anuales.

Para minimizar los cambios en el contenido de humedad de la madera o el movimiento de los objetos de madera en servicio, la madera generalmente se seca a un contenido de humedad cercano a las condiciones EMC promedio a las que estará expuesta. Estas condiciones varían para los usos interiores en comparación con los usos exteriores en una ubicación geográfica determinada. Por ejemplo, de acuerdo con el Estándar Australiano para la Calidad del Secado de la Madera (AS / NZS 4787, 2001), se recomienda que la EMC sea del 10 al 12% para la mayoría de los estados australianos, aunque los casos extremos son del 15 al 18% para algunos lugares en Queensland, Territorio del Norte, Australia Occidental y Tasmania. Sin embargo, la EMC es tan baja como del 6 al 7% en casas y oficinas secas con calefacción centralizada o en edificios con aire acondicionado permanente.

Encogimiento e hinchazón

La madera puede encoger e hincharse cuando cambia el contenido de humedad (Stamm, 1964). La contracción se produce cuando el contenido de humedad disminuye, mientras que la hinchazón se produce cuando aumenta. El cambio de volumen no es igual en todas las direcciones. El mayor cambio dimensional ocurre en una dirección tangencial a los anillos de crecimiento. La contracción desde la médula hacia el exterior, o radialmente, suele ser considerablemente menor que la contracción tangencial, mientras que la contracción longitudinal (a lo largo de la fibra) es tan leve que suele pasarse por alto. La contracción longitudinal es del 0,1% al 0,3%, en contraste con las contracciones transversales, que es del 2% al 10%. La contracción tangencial suele ser aproximadamente el doble que en la dirección radial, aunque en algunas especies es hasta cinco veces mayor. La contracción es aproximadamente del 5% al ​​10% en la dirección tangencial y aproximadamente del 2% al 6% en la dirección radial (Walker et al. , 1993).

La contracción transversal diferencial de la madera está relacionada con:

1. la alternancia de incrementos de madera tardía y madera temprana dentro del anillo anual;
2. la influencia de los rayos de la madera en la dirección radial (Kollmann y Cote, 1968);
3. las características de la estructura de la pared celular, como las modificaciones del ángulo de las microfibrillas y los hoyos;
4. la composición química de la laminilla media.

El secado de la madera puede describirse como el arte de asegurar que los cambios dimensionales importantes por contracción se limiten al proceso de secado. Idealmente, la madera se seca hasta alcanzar ese contenido de humedad de equilibrio que más tarde (en servicio) alcanzará la madera. Por lo tanto, el cambio dimensional adicional se mantendrá al mínimo.

Probablemente sea imposible eliminar por completo el cambio dimensional en la madera, pero la eliminación del cambio de tamaño puede aproximarse mediante una modificación química. Por ejemplo, la madera se puede tratar con productos químicos para reemplazar los grupos hidroxilo con otros grupos funcionales hidrófobos de agentes modificadores (Stamm, 1964). Entre todos los procesos existentes, la modificación de la madera con anhídrido acético se ha destacado por la alta eficacia anti-encogimiento o anti-hinchamiento (ASE) que se puede lograr sin dañar la madera. Sin embargo, la acetilación de la madera ha tardado en comercializarse debido al costo, la corrosión y el atrapamiento del ácido acético en la madera. Existe un extenso volumen de literatura relacionada con la modificación química de la madera (Rowell, 1983, 1991; Kumar, 1994; Haque, 1997).

El secado de la madera es un método para agregar valor a los productos aserrados de las industrias primarias de procesamiento de la madera. Según la Corporación Australiana de Investigación y Desarrollo de Productos Forestales y de Madera (FWPRDC), la madera dura aserrada en verde, que se vende a unos 350 dólares por metro cúbico o menos, aumenta su valor a 2.000 dólares por metro cúbico o más con el secado y el procesamiento. Sin embargo, los procesos de secado convencionales que se utilizan en la actualidad a menudo dan como resultado problemas de calidad importantes por las grietas, tanto externas como internas, lo que reduce el valor del producto. Por ejemplo, en Queensland (Anon, 1997), asumiendo que el 10% de la madera blanda seca se devalúa en $ 200 por metro cúbico debido a defectos de secado, los aserraderos están perdiendo alrededor de $ 5 millones al año. En Australia, la pérdida podría ser de 40 millones de dólares al año para la madera blanda y una cantidad igual o superior para la madera dura. Por lo tanto, el secado adecuado en condiciones controladas antes de su uso es de gran importancia en el uso de la madera, en países donde las condiciones climáticas varían considerablemente en diferentes épocas del año.

El secado, si se lleva a cabo inmediatamente después de la tala de árboles, también protege la madera contra la descomposición primaria, las manchas de hongos y el ataque de ciertos tipos de insectos. Los organismos, que causan descomposición y manchas, generalmente no pueden prosperar en la madera con un contenido de humedad por debajo del 20%. Varias plagas de insectos, aunque no todas, solo pueden vivir en la madera verde.

Además de las ventajas anteriores del secado de madera, los siguientes puntos también son importantes (Walker et al. , 1993; Desch y Dinwoodie, 1996):

1. La madera seca es más liviana y se reducen los costos de transporte y manipulación.
2. La madera seca es más fuerte que la madera verde en la mayoría de las propiedades de resistencia.
3. Las maderas para impregnación con conservantes deben secarse adecuadamente para lograr una penetración adecuada, particularmente en el caso de conservantes de tipo aceite.
4. En el campo de la modificación química de la madera y los productos de madera, el material debe secarse hasta un cierto contenido de humedad para que se produzcan las reacciones adecuadas.
5. La madera seca generalmente funciona, mecaniza, termina y pega mejor que la madera verde (aunque hay excepciones; por ejemplo, la madera verde es a menudo más fácil de tornear que la madera seca). Las pinturas y los acabados duran más en madera seca.
6. Las propiedades de aislamiento eléctrico y térmico de la madera se mejoran mediante el secado.

El secado rápido de la madera inmediatamente después de la tala mejora significativamente y agrega valor a la madera en bruto. El secado permite una economía sustancial a largo plazo al racionalizar el uso de los recursos madereros. El secado de la madera es, por tanto, un área de investigación y desarrollo que preocupa a muchos investigadores y empresas madereras de todo el mundo.

Mecanismos de movimiento de la humedad.

El agua en la madera normalmente se mueve de zonas de mayor contenido de humedad a zonas de menor contenido de humedad (Walker et al. , 1993). El secado comienza desde el exterior de la madera y avanza hacia el centro, y el secado en el exterior también es necesario para expulsar la humedad de las zonas internas de la madera. Posteriormente, la madera alcanza el equilibrio con el aire circundante en contenido de humedad.

Pasillos de humedad

La fuerza impulsora del movimiento de la humedad es el potencial químico. Sin embargo, no siempre es fácil relacionar el potencial químico de la madera con variables comúnmente observables, como la temperatura y el contenido de humedad (Keey et al. , 2000). La humedad en la madera se mueve dentro de la madera como líquido o vapor a través de varios tipos de pasajes, según la naturaleza de la fuerza impulsora (por ejemplo, presión o gradiente de humedad) y variaciones en la estructura de la madera (Langrish y Walker, 1993), como se explica en la siguiente sección sobre fuerzas impulsoras para el movimiento de la humedad. Estas vías consisten en cavidades de los vasos, fibras, células de los radios, cámaras de fosas y sus aberturas de membrana de fosas, espacios intercelulares y pasajes transitorios de la pared celular.

El movimiento del agua tiene lugar en estos pasajes en cualquier dirección, longitudinalmente en las celdas, así como lateralmente de celda a celda hasta alcanzar las superficies laterales de secado de la madera. La mayor permeabilidad longitudinal de la albura de la madera dura generalmente se debe a la presencia de vasos. La permeabilidad lateral y el flujo transversal son a menudo muy bajos en maderas duras. Los vasos de las maderas duras a veces se bloquean por la presencia de tílides y / o por la secreción de gomas y resinas en algunas otras especies, como se mencionó anteriormente. La presencia de venas de goma, cuya formación a menudo es el resultado de la respuesta protectora natural de los árboles a las lesiones, se observa comúnmente en la superficie de las tablas aserradas de la mayoría de los eucaliptos. A pesar de la fracción de volumen de rayos generalmente más alta en las maderas duras (típicamente el 15% del volumen de madera), los rayos no son particularmente efectivos en el flujo radial, ni las picaduras en las superficies radiales de las fibras son efectivas en el flujo tangencial (Langrish y Walker, 1993) .

Espacio de movimiento de humedad

El espacio disponible para el aire y la humedad en la madera depende de la densidad y porosidad de la madera. La porosidad es la fracción de volumen del espacio vacío en un sólido. Se informa que la porosidad es del 1,2 al 4,6% del volumen seco de la pared celular de la madera (Siau, 1984). Por otro lado, la permeabilidad es una medida de la facilidad con la que los fluidos se transportan a través de un sólido poroso bajo la influencia de algunas fuerzas impulsoras, por ejemplo, gradiente de presión capilar o gradiente de humedad. Está claro que los sólidos deben ser porosos para ser permeables, pero no se sigue necesariamente que todos los cuerpos porosos sean permeables. La permeabilidad solo puede existir si los espacios vacíos están interconectados por aberturas. Por ejemplo, una madera dura puede ser permeable porque hay picaduras entre vasos con aberturas en las membranas (Keey et al. , 2000). Si estas membranas están ocluidas o incrustadas, o si las picaduras se aspiran, la madera asume una estructura de celda cerrada y puede ser virtualmente impermeable. La densidad también es importante para las maderas duras impermeables porque se atraviesa más material de la pared celular por unidad de distancia, lo que ofrece una mayor resistencia a la difusión (Keey et al. , 2000). Por lo tanto, las maderas más ligeras, en general, se secan más rápidamente que las maderas más pesadas. El transporte de fluidos es a menudo un flujo masivo (transferencia de momento) para maderas blandas permeables a alta temperatura, mientras que la difusión ocurre para maderas duras impermeables (Siau, 1984). Estos mecanismos se analizan a continuación.

Fuerzas impulsoras para el movimiento de la humedad

Las tres fuerzas impulsoras principales utilizadas en diferentes versiones de modelos de difusión son el contenido de humedad, la presión parcial del vapor de agua y el potencial químico (Skaar, 1988; Keey et al. , 2000). Estos se analizan aquí, incluida la acción capilar, que es un mecanismo para el transporte de agua libre en maderas blandas permeables. La diferencia de presión total es la fuerza impulsora durante el secado al vacío de madera.

Acción capilar

Las fuerzas capilares determinan los movimientos (o ausencia de movimiento) del agua libre. Se debe tanto a la adhesión como a la cohesión. La adhesión es la atracción entre el agua a otras sustancias y la cohesión es la atracción de las moléculas del agua entre sí.

A medida que la madera se seca, la evaporación del agua de la superficie genera fuerzas capilares que ejercen una atracción sobre el agua libre en las zonas de madera debajo de las superficies. Cuando ya no hay agua libre en la madera, las fuerzas capilares dejan de tener importancia.

Diferencias de contenido de humedad

El potencial químico se explica aquí ya que es la verdadera fuerza motriz para el transporte de agua tanto en fase líquida como en fase de vapor en la madera (Siau, 1984). La energía libre de Gibbs por mol de sustancia generalmente se expresa como potencial químico (Skaar, 1933). El potencial químico del aire insaturado o la madera por debajo del punto de saturación de la fibra influye en el secado de la madera. El equilibrio ocurrirá en el contenido de humedad de equilibrio (como se definió anteriormente) de la madera cuando el potencial químico de la madera sea igual al del aire circundante. El potencial químico del agua absorbida es función del contenido de humedad de la madera. Por lo tanto, un gradiente de contenido de humedad de la madera (entre la superficie y el centro), o más específicamente de actividad, se acompaña de un gradiente de potencial químico en condiciones isotérmicas. La humedad se redistribuirá por toda la madera hasta que el potencial químico sea uniforme en toda su extensión, lo que dará como resultado un gradiente de potencial cero en el equilibrio (Skaar, 1988). Se supone que el flujo de humedad que intenta alcanzar el estado de equilibrio es proporcional a la diferencia en el potencial químico e inversamente proporcional a la longitud de la trayectoria sobre la que actúa la diferencia de potencial (Keey et al. , 2000).

El gradiente de potencial químico está relacionado con el gradiente de contenido de humedad como se explica en las ecuaciones anteriores (Keey et al. , 2000). El modelo de difusión que utiliza el gradiente de contenido de humedad como fuerza impulsora fue aplicado con éxito por Wu (1989) y Doe et al. (1994). Aunque la concordancia entre los perfiles de contenido de humedad pronosticados por el modelo de difusión basado en gradientes de contenido de humedad es mejor con contenidos de humedad más bajos que con niveles más altos, no hay evidencia que sugiera que existen mecanismos de transporte de humedad significativamente diferentes que operan a niveles de humedad más altos. contenido de esta madera. Sus observaciones son consistentes con un proceso de transporte impulsado por la concentración total de agua. El modelo de difusión se utiliza para esta tesis basado en esta evidencia empírica de que el gradiente de contenido de humedad es una fuerza impulsora para el secado de este tipo de madera impermeable.

Las diferencias en el contenido de humedad entre la superficie y el centro (gradiente, la diferencia de potencial químico entre la interfaz y el volumen) mueven el agua unida a través de los pequeños pasajes en la pared celular por difusión. En comparación con el movimiento capilar, la difusión es un proceso lento. La difusión es el mecanismo sugerido generalmente para el secado de maderas duras impermeables (Keey et al. , 2000). Además, la humedad migra lentamente debido al hecho de que los extractos tapan las pequeñas aberturas de la pared celular en el duramen. Esta es la razón por la que la albura generalmente se seca más rápido que el duramen en las mismas condiciones de secado.

Direcciones de movimiento de humedad para difusión

Se informa que la relación entre las tasas de difusión longitudinal y transversal (radial y tangencial) de la madera varía de aproximadamente 100 con un contenido de humedad del 5%, a 2-4 con un contenido de humedad del 25% (Langrish y Walker, 1993). ). La difusión radial es algo más rápida que la difusión tangencial. Aunque la difusión longitudinal es más rápida, es de importancia práctica solo cuando se secan piezas cortas. Generalmente las tablas de madera son mucho más largas que en ancho o espesor. Por ejemplo, un tamaño típico de una tabla verde utilizada para esta investigación era de 6  m de largo, 250 mm de ancho y 43 mm de espesor. Si las tablas están aserradas en cuartos, entonces el ancho será en la dirección radial mientras que el grosor será en la dirección tangencial, y viceversa para las tablas aserradas sin aserrar. La mayor parte de la humedad se elimina de la madera mediante un movimiento lateral durante el secado.

Razones de las fracturas y grietas durante el secado de la madera y su control

La principal dificultad experimentada en el secado de la madera es la tendencia de sus capas exteriores a secarse más rápidamente que las interiores. Si se permite que estas capas se sequen mucho por debajo del punto de saturación de la fibra mientras el interior todavía está saturado, se establecen tensiones (llamadas tensiones de secado) porque la contracción de las capas exteriores está restringida por el interior húmedo (Keey et al. , 2000) . Se produce una rotura en los tejidos de la madera y, en consecuencia, se producen fracturas y grietas si estas tensiones a lo largo de la veta exceden la resistencia a lo largo de la veta (unión de fibra a fibra).

El control exitoso de los defectos de secado en un proceso de secado consiste en mantener un equilibrio entre la tasa de evaporación de la humedad de la superficie y la tasa de movimiento hacia afuera de la humedad desde el interior de la madera. Ahora se explicará la forma en que se puede controlar el secado. Una de las formas más exitosas de secar o curar la madera sería el secado en horno, donde la madera se coloca en un compartimiento del horno en pilas y se seca al vapor y libera el vapor lentamente.

Influencia de la temperatura, la humedad relativa y la velocidad de circulación del aire.

Las condiciones de secado externas (temperatura, humedad relativa y velocidad del aire) controlan las condiciones de contorno externas para el secado y, por lo tanto, la tasa de secado, además de afectar la tasa de movimiento de la humedad interna. La velocidad de secado se ve afectada por las condiciones de secado externas (Walker et al. , 1993; Keey et al. , 2000), como se describirá ahora.

Temperatura

Si la humedad relativa se mantiene constante, cuanto mayor sea la temperatura, mayor será la velocidad de secado. La temperatura influye en la velocidad de secado al aumentar la capacidad de retención de humedad del aire, así como al acelerar la velocidad de difusión de la humedad a través de la madera.

La temperatura real en un horno de secado es la temperatura de bulbo seco (generalmente indicada por Tg), que es la temperatura de una mezcla de vapor y gas que se determina insertando un termómetro con bulbo seco. Por otro lado, la temperatura de bulbo húmedo (TW) se define como la temperatura alcanzada por una pequeña cantidad de líquido que se evapora en una gran cantidad de una mezcla de aire-vapor insaturado. El elemento sensor de temperatura de este termómetro se mantiene húmedo con una funda de tela porosa (paño) que generalmente se coloca en un depósito de agua limpia. Se necesita un flujo de aire mínimo de 2 m / s para evitar una zona de formación de aire húmedo estancado alrededor de la manga (Walker et al. , 1993). Dado que el aire pasa sobre la manga húmeda, el agua se evapora y enfría el termómetro de bulbo húmedo. La diferencia entre las temperaturas de bulbo seco y de bulbo húmedo, la depresión del bulbo húmedo, se utiliza para determinar la humedad relativa a partir de una tabla higrométrica estándar (Walker et al. , 1993). Una mayor diferencia entre las temperaturas de bulbo seco y de bulbo húmedo indica una humedad relativa más baja. Por ejemplo, si la temperatura de bulbo seco es 100 ° C y la temperatura de bulbo húmedo 60 ° C, entonces la humedad relativa se lee como 17% en una tabla higrométrica.

Humedad relativa

La humedad relativa del aire se define como la presión parcial de vapor de agua dividida por la presión de vapor saturado a la misma temperatura y presión total (Siau, 1984). Si la temperatura se mantiene constante, las humedades relativas más bajas dan como resultado tasas de secado más altas debido al mayor gradiente de humedad en la madera, como resultado de la reducción del contenido de humedad en las capas superficiales cuando se reduce la humedad relativa del aire. La humedad relativa generalmente se expresa en porcentaje. Para el secado, el otro parámetro esencial relacionado con la humedad relativa es la humedad absoluta, que es la masa de vapor de agua por unidad de masa de aire seco (kg de agua por kg de aire seco). Sin embargo, está influenciado por la cantidad de agua en el aire caliente.

Tasa de circulación de aire

El tiempo de secado y la calidad de la madera dependen de la velocidad del aire y de su circulación uniforme. A una temperatura y humedad relativa constantes, la velocidad de secado más alta posible se obtiene mediante la rápida circulación del aire a través de la superficie de la madera, lo que permite eliminar rápidamente la humedad que se evapora de la madera. Sin embargo, no siempre es deseable una velocidad de secado más alta, en particular para las maderas duras impermeables, porque las velocidades de secado más altas desarrollan mayores tensiones que pueden hacer que la madera se agriete o se deforme. A velocidades de ventilador muy bajas, menos de 1 m / s, el flujo de aire a través de la chimenea es a menudo un flujo laminar, y la transferencia de calor entre la superficie de la madera y la corriente de aire en movimiento no es particularmente efectiva (Walker et al. , 1993). La baja efectividad (externamente) de la transferencia de calor no es necesariamente un problema si el movimiento de la humedad interna es la limitación clave para el movimiento de la humedad, como lo es para la mayoría de las maderas duras (Pordage y Langrish, 1999).

Clasificación de maderas para el secado.

Las maderas se clasifican de la siguiente manera según su facilidad de secado y su tendencia a degradarse por el secado:

Maderas altamente refractarias

Estas maderas son lentas y difíciles de secar si se quiere que el producto final esté libre de defectos, especialmente grietas y rajaduras. Algunos ejemplos son las maderas estructurales pesadas con alta densidad, como la corteza de hierro ( Eucalyptus paniculata ), la cola negra ( E. pilularis ), la goma azul del sur ( E. globulus ) y la caja de cepillo ( Lophostemon cofertus ). Requieren una protección y un cuidado considerables contra las condiciones de secado rápido para obtener los mejores resultados (Bootle, 1994).

Maderas moderadamente refractarias

Estas maderas muestran una tendencia moderada a agrietarse y partirse durante el curado. Pueden curarse sin defectos con condiciones de secado moderadamente rápidas (es decir, se puede utilizar una temperatura máxima de bulbo seco de 85 ° C). Algunos ejemplos son la goma azul de Sydney ( E. saligna ) y otras maderas de densidad media (Bootle, 1994), que son potencialmente adecuadas para muebles.

Maderas no refractarias

Estas maderas pueden secarse rápidamente para que no presenten defectos incluso aplicando altas temperaturas (temperaturas de bulbo seco superiores a 100 ° C) en hornos industriales. Si no se secan rápidamente, pueden presentar decoloración (mancha azul) y moho en la superficie. Los ejemplos son maderas blandas y maderas de baja densidad como Pinus radiata .

Modelo

La velocidad a la que se seca la madera depende de varios factores, los más importantes de los cuales son la temperatura, las dimensiones de la madera y la humedad relativa. Simpson y Tschernitz han desarrollado un modelo simple de secado de madera en función de estas tres variables. Si bien el análisis se realizó para el roble rojo, el procedimiento se puede aplicar a cualquier especie de madera ajustando los parámetros constantes del modelo.

En pocas palabras, el modelo supone que la tasa de cambio del contenido de humedad M con respecto al tiempo t es proporcional a qué tan lejos está la muestra de madera de su contenido de humedad de equilibrio , que es una función de la temperatura T y la humedad relativa h : ${\ Displaystyle M_ {e}}$

${\ Displaystyle {\ frac {dM} {dt}} = - {\ frac {M-M_ {e}} {\ tau}}}$

donde es una función de la temperatura T y una dimensión típica de la madera L y tiene unidades de tiempo. La dimensión típica de la madera es aproximadamente el valor más pequeño de ( ) que son las dimensiones radial, tangencial y longitudinal respectivamente, en pulgadas, con la dimensión longitudinal dividida por diez porque el agua se difunde aproximadamente 10 veces más rápidamente en la dirección longitudinal (a lo largo de la veta) que en las dimensiones laterales. La solución a la ecuación anterior es: ${\ Displaystyle \ tau}$${\ Displaystyle L_ {r}, \, L_ {t}, \, L_ {L} / 10}$

${\ Displaystyle {\ frac {M-M_ {e}} {M_ {0} -M_ {e}}} = e ^ {- {\ frac {t} {\ tau}}}}$

¿Dónde está el contenido de humedad inicial? Se encontró que para la madera de roble rojo, la "constante de tiempo" estaba bien expresada como: ${\ Displaystyle M_ {0}}$${\ Displaystyle \ tau}$

${\ Displaystyle \ tau = {\ frac {L ^ {n}} {a + bp _ {\ text {sat}} (T)}}}$

donde una , b y n son constantes y es la presión de vapor de saturación del agua a la temperatura T . Para el tiempo medido en días, longitud en pulgadas y medido en mmHg, se encontraron los siguientes valores de las constantes para la madera de roble rojo. ${\ Displaystyle p _ {\ text {sat}} (T)}$${\ Displaystyle p _ {\ text {sat}}}$

a = 0.0575

b = 0,00142

n = 1,52

Resolviendo por el tiempo de secado se obtiene:

${\ Displaystyle t = - \ tau \, \ ln \ left ({\ frac {M-M_ {e}} {M_ {0} -M_ {e}}} \ right) = {\ frac {-L ^ { n}} {a + bp _ {\ text {sat}} (T)}} \, \ ln \ left ({\ frac {M-M_ {e}} {M_ {0} -M_ {e}}} \ derecho)}$

Por ejemplo, a 150  ° F, utilizando la ecuación de Arden Buck , se encuentra que la presión de vapor de saturación del agua es de aproximadamente 192 mmHg (25,6 kPa). La constante de tiempo para secar una tabla de roble rojo de 1 pulgada de espesor (25 mm) a 150  ° F es entonces días, que es el tiempo requerido para reducir el contenido de humedad a 1 / e = 37% de su desviación inicial del equilibrio. Si la humedad relativa es 0.50, entonces usando la ecuación Hailwood-Horrobin el contenido de humedad de la madera en equilibrio es aproximadamente 7.4%. El tiempo para reducir la madera aserrada del 85% de contenido de humedad al 25% de contenido de humedad es entonces de aproximadamente 4,5 días. Las temperaturas más altas producirán tiempos de secado más rápidos, pero también crearán mayores tensiones en la madera debido a que el gradiente de humedad será mayor. Para la leña, esto no es un problema, pero para la carpintería, las tensiones elevadas harán que la madera se agriete y quede inutilizable. Los tiempos de secado normales para obtener un mínimo de marcas de secado (grietas) en madera de 25 mm (1 pulgada o 4/4) de roble rojo varían de 22 a 30 días, y en 8/4, (50 mm o 2 pulgadas) variarán de 65 a 90 días. ${\ Displaystyle \ tau = 3.03}$    

Métodos de secado de madera.

En términos generales, existen dos métodos mediante los cuales se puede secar la madera:

• secado natural o secado al aire
• secado artificial

Secado al aire

El secado al aire es el secado de la madera exponiéndola al aire. La técnica del secado al aire consiste principalmente en hacer una pila de madera aserrada (con las capas de tablas separadas por pegatinas) sobre cimientos elevados, en un lugar limpio, fresco, seco y sombreado. La velocidad de secado depende en gran medida de las condiciones climáticas y del movimiento del aire (exposición al viento). Para un secado al aire exitoso, es necesario disponer un flujo de aire continuo y uniforme a través de la pila de madera (Desch y Dinwoodie, 1996).

La tasa de pérdida de humedad puede controlarse revistiendo los tablones con cualquier sustancia que sea relativamente impermeable a la humedad; El aceite mineral ordinario suele ser bastante eficaz. Recubrir los extremos de los troncos con aceite o pintura espesa mejora su calidad al secarse. Envolver tablones o troncos en materiales que permitan algo de movimiento de la humedad, generalmente funciona muy bien siempre que la madera se trate primero contra la infección por hongos cubriéndola con gasolina o aceite. Por lo general, el aceite mineral no penetra más de 1 a 2 mm por debajo de la superficie y se elimina fácilmente cepillándolo cuando la madera está lo suficientemente seca.

• Beneficios: Puede ser menos costoso utilizar este método de secado (todavía existen costos asociados con el almacenamiento de la madera y con el proceso más lento de llevar la madera al mercado), y el secado al aire a menudo produce una madera de mayor calidad y más fácil de trabajar que con secado al horno.
• Inconvenientes: Dependiendo del clima, se necesitan varios meses a varios años para secar la madera al aire.

Secado en horno

Horno de secado de madera grande, utilizado para arce

El proceso de secado artificial u 'horno' consiste básicamente en la introducción de calor. Esto puede ser directamente, usando gas natural y / o electricidad o indirectamente, a través de intercambiadores de calor calentados por vapor. La energía solar también es una opción. En el proceso, el control deliberado de la temperatura, la humedad relativa y la circulación del aire crea condiciones variables para lograr perfiles de secado específicos. Para lograr esto, la madera se apila en cámaras, que están equipadas con equipos para controlar la temperatura atmosférica, la humedad relativa y la velocidad de circulación (Walker et al. ', 1993; Desch y Dinwoodie, 1996).

El secado en cámara proporciona un medio para superar las limitaciones impuestas por las condiciones climáticas erráticas. Con el secado en horno, como en el caso del secado al aire, se utiliza aire insaturado como medio de secado. Casi todas las maderas comerciales del mundo se secan en hornos industriales. A continuación, se muestra una comparación entre el secado al aire, el horno convencional y el secado solar:

1. La madera se puede secar a cualquier contenido de humedad bajo deseado mediante secado en horno solar o convencional, pero en el secado al aire, es difícil alcanzar un contenido de humedad inferior al 18% en la mayoría de los lugares.
2. Los tiempos de secado son considerablemente menores en el secado en horno convencional que en el secado en horno solar, seguido del secado al aire.
   • Esto significa que si se trata de un desembolso de capital, este capital permanece durante más tiempo cuando se utiliza el secado al aire. Por otro lado, instalar, operar y mantener un horno industrial es costoso.
   • Además, la madera que se seca al aire ocupa espacio, lo que también puede costar dinero.
3. En el secado al aire, hay poco control sobre las condiciones de secado, por lo que las velocidades de secado no se pueden controlar.
4. Las temperaturas empleadas en el secado en horno normalmente matan a todos los hongos e insectos en la madera si se usa una temperatura máxima de bulbo seco superior a 60 ° C para el programa de secado. Esto no está garantizado en el secado al aire.
5. Si el secado al aire no se realiza correctamente (expuesto al sol), la velocidad de secado puede ser demasiado rápida en los meses secos de verano, causando grietas y hendiduras, y demasiado lenta durante los fríos meses de invierno.

Las ventajas significativas del secado en horno convencional incluyen un mayor rendimiento y un mejor control del contenido de humedad final. Los hornos convencionales y el secado solar permiten que la madera se seque a cualquier contenido de humedad independientemente de las condiciones climáticas. Para la mayoría de las operaciones de secado a gran escala, el secado en horno solar y convencional es más eficiente que el secado al aire.

Los hornos de compartimentos se utilizan con mayor frecuencia en las empresas madereras. Un horno de compartimentos se llena con un lote estático de madera a través del cual circula el aire. En este tipo de hornos, la madera permanece estacionaria. Las condiciones de secado se varían sucesivamente según el tipo de madera que se esté secando. Este método de secado se adapta bien a las necesidades de las empresas madereras, que tienen que secar maderas de diversas especies y espesores, incluidas maderas duras refractarias que son más susceptibles que otras especies a rajarse y partirse.

Los principales elementos del secado en cámara son:

Materiales de construcción

Las cámaras generalmente se construyen con mampostería de ladrillo o losas huecas de cemento y hormigón. La chapa o el aluminio prefabricado en una construcción de doble pared con aislamiento térmico intercalado, como lana de vidrio o espumas de poliuretano, son materiales que también se utilizan en algunos hornos de madera modernos. Sin embargo, las cámaras de mampostería de ladrillo, con cal y yeso (mortero) en el interior y pintadas con revestimientos impermeables, se utilizan ampliamente y se han encontrado satisfactorias para muchas aplicaciones.

Calefacción

El calentamiento se realiza normalmente mediante intercambiadores de calor de vapor y tuberías de diversas configuraciones (p. Ej., Tubos planos o con aletas (transversales o longitudinales)) o mediante grandes conductos de humos a través de los cuales pasan los gases calientes de un horno de leña. Solo ocasionalmente se emplea electricidad o gas para calefacción.

Humidificacion

La humidificación se logra comúnmente mediante la introducción de vapor vivo en el horno a través de una tubería de rociado de vapor. Para limitar y controlar la humedad del aire cuando grandes cantidades de humedad se evaporan rápidamente de la madera, normalmente existe una disposición para la ventilación de la cámara en todos los tipos de hornos.

Circulación aérea

La circulación de aire es el medio para llevar el calor y la humedad lejos de todas las partes de una carga. Los hornos de circulación forzada son los más habituales, donde el aire circula por medio de ventiladores o sopladores, que pueden instalarse fuera de la cámara del horno (horno de ventilador externo) o dentro (horno de ventilador interno).

Durante todo el proceso, es necesario mantener un estrecho control del contenido de humedad mediante un sistema de medidor de humedad para reducir el secado excesivo y permitir que los operadores sepan cuándo retirar la carga. Preferiblemente, este medidor de humedad en el horno tendrá una función de apagado automático.

Programas de secado en horno

Por lo general, se puede lograr un secado satisfactorio en el horno regulando la temperatura y la humedad del aire circulante para controlar el contenido de humedad de la madera en un momento dado. Esta condición se logra aplicando programas de secado en horno. El objetivo deseado de un programa apropiado es asegurar el secado de la madera al ritmo más rápido posible sin causar una degradación objetable. Los siguientes factores influyen considerablemente en los horarios.

Las especies

Las variaciones en las propiedades anatómicas, físicas y mecánicas entre especies afectan los tiempos de secado y los resultados generales.

El grosor de la madera

El tiempo de secado está inversamente relacionado con el grosor y, en cierta medida, con el ancho de la madera.

Si las tablas de madera son aserradas en cuartos, aserradas planas o aserradas bastardas (aserradas mixtas)

El patrón de aserrado influye en la distorsión debido a la anisotropía de contracción.

Degradación de secado admisible

Los programas de secado agresivos pueden hacer que la madera se agriete y se deforme.

Uso previsto de la madera

Los requisitos mecánicos y estéticos requerirán diferentes objetivos de humedad según el uso previsto.

Teniendo en cuenta cada uno de los factores, ningún programa es necesariamente apropiado, incluso para cargas similares de la misma especie. Esta es la razón por la que hay tanta investigación sobre el secado de madera centrada en el desarrollo de programas de secado eficaces.

Horno de deshumidificación

Una cámara de deshumidificación puede ser un sistema sin ventilación (circuito cerrado) o un sistema parcialmente ventilado que utiliza una bomba de calor para condensar la humedad del aire utilizando el lado frío del proceso de refrigeración (evaporador). El calor así acumulado se envía al lado caliente de el proceso de refrigeración (condensador) para recalentar el aire y devuelve este aire más seco y caliente al interior del horno. Los ventiladores soplan el aire a través de las pilas como en un horno normal. Estos hornos operan tradicionalmente de 100 ° F a 160 ° F y usan aproximadamente la mitad de la energía de un horno convencional.

Horno de vacio

Estos hornos pueden ser los más rápidos de secar y los más eficientes con el uso de energía. Al vacío, el agua hierve a una temperatura más baja. Además de la velocidad, un horno de vacío también puede producir una calidad mejorada en la madera.

La baja presión ambiental reduce el punto de ebullición del agua, pero la cantidad de energía necesaria para convertir el líquido en vapor es la misma. Los ahorros provienen de no tener que calentar un edificio enorme y no tener que ventilar el calor mientras se reduce la humedad.

Dado que toda el agua libre se puede eliminar por debajo de los 115 ° F, se mejora la calidad.

Mientras que el secado convencional utiliza aire seco y tibio para quitar el agua de la superficie, los hornos de vacío pueden hervir el agua del interior de la madera. Esto permite que un buen horno de vacío seque madera muy gruesa muy rápidamente. Es posible secar el roble rojo 12/4 recién salido de la sierra al 7% en 11 días.

Dado que la madera se seca con un gradiente de vapor (presión de vapor a presión ambiental), la humedad se puede mantener muy alta. Debido a esto, un buen horno de vacío puede secar roble blanco de 4.5 "de espesor recién salido de la sierra al 8% en menos de un mes. Una hazaña que antes se pensaba que era imposible.

Horno solar

Un horno solar es un cruce entre secado en horno y secado al aire. Estos hornos son generalmente un invernadero con un ventilador de alta temperatura y ventilaciones o un sistema de condensación. Los hornos solares son más lentos y variables debido al clima, pero son de bajo costo.

Condimento de agua

La inmersión en agua corriente elimina rápidamente la savia y luego la madera se seca al aire. "... reduce la elasticidad y durabilidad de la madera y también la vuelve quebradiza". Pero hay perspectivas contrapuestas, por ejemplo, "Duhamel, que hizo muchos experimentos sobre este importante tema, afirma que es mejor poner la madera para el carpintero en agua durante algún tiempo y luego secarla, ya que hace que la madera sea menos propensa a deformarse. y se agrietan al secarse; pero, agrega, 'donde se requiere fuerza, no se debe poner en agua' ".

Condimento para hervir o vapor

La inmersión en agua hirviendo o la aplicación de vapor acelera el secado de la madera. Se dice que este método causa menos encogimiento "... pero es caro de usar y reduce la resistencia y elasticidad de la madera".

Condimento químico o de sal

El condimento con sal es la inmersión de la madera en una solución de urea, nitrato de sodio, todos los cuales actúan como agentes deshidratantes. Luego, la madera se seca al aire.

Condimento eléctrico

El condimento eléctrico implica hacer pasar una corriente eléctrica a través de la madera, lo que hace que se acumule calor y seque la madera. Este método es caro pero rápido y de calidad uniforme.

Defectos de secado

Los defectos de secado son la forma más común de degradación en la madera, junto a problemas naturales como los nudos (Desch y Dinwoodie, 1996). Existen dos tipos de defectos de secado, aunque algunos defectos involucran ambas causas:

1. Defectos por anisotropía de contracción, que resultan en alabeo: ahuecamiento, arqueamiento, torsión, torcedura, resorte y diamontaje.
2. Defectos por secado desigual, que provocan la rotura del tejido de la madera, como cheques (superficiales, extremos e internos), rajaduras en los extremos, peine de miel y endurecimiento de la carcasa. También puede ocurrir un colapso, que a menudo se muestra como una ondulación, o el llamado lavado de la superficie de la madera (Innes, 1996). El colapso es un defecto que resulta del aplanamiento físico de las fibras por encima del punto de saturación de la fibra y, por lo tanto, no es una forma de anisotropía de contracción.

Las organizaciones de estándares en Australia y Nueva Zelanda (AS / NZS 4787, 2001) han desarrollado un estándar para la calidad de la madera. Las cinco medidas de la calidad del secado incluyen:

1. gradiente de contenido de humedad y presencia de estrés por secado residual (cementación);
2. controles de superficie, internos y finales;
3. colapso;
4. distorsiones
5. decoloración causada por el secado.

Horno de secado de madera

Actualmente existe una variedad de tecnologías de hornos de secado de madera: convencional, deshumidificación, solar, vacío y radiofrecuencia.

Los hornos de secado de madera convencionales (Rasmussen, 1988) son de tipo bulto (carga lateral) o de tipo vía (tranvía). La mayoría de los hornos de madera de frondosas son hornos de carga lateral en los que se utilizan carretillas elevadoras para cargar paquetes de madera en el horno. La mayoría de los hornos de madera blanda son tipos de rieles en los que los paquetes de madera se cargan en carros de hornos / rieles para cargar el horno.

Los hornos convencionales modernos de alta temperatura y alta velocidad del aire pueden secar típicamente madera verde de 25 mm (1 pulgada) de espesor en 10 horas hasta un contenido de humedad del 18%. Sin embargo, el roble rojo verde de 1 pulgada de grosor requiere aproximadamente 28 días para secarse hasta un contenido de humedad del 8%.

El calor se introduce típicamente a través de vapor que corre a través de intercambiadores de calor de aletas / tubos controlados por válvulas neumáticas de encendido / apagado. Menos comunes son las válvulas neumáticas proporcionales o incluso varios actuadores eléctricos. La humedad se elimina a través de un sistema de ventilación, cuyo diseño específico suele ser particular de un fabricante determinado. En general, se introduce aire seco frío en un extremo del horno y se expulsa aire húmedo caliente en el otro. Los hornos convencionales de madera dura también requieren la introducción de humedad a través de sistemas de rociado de vapor o agua fría para evitar que la humedad relativa dentro del horno baje demasiado durante el ciclo de secado. Las direcciones del ventilador generalmente se invierten periódicamente para asegurar un secado uniforme de las cargas del horno más grandes.

La mayoría de los hornos de madera blanda funcionan por debajo de los 115 ° C (239 ° F) de temperatura. Los programas de secado del horno de madera dura normalmente mantienen la temperatura de bulbo seco por debajo de 80 ° C (176 ° F). Las especies difíciles de secar no pueden exceder los 60 ° C (140 ° F).

Los hornos de deshumidificación son muy similares a los hornos convencionales en su construcción básica. Los tiempos de secado suelen ser comparables. El calor es suministrado principalmente por una unidad de deshumidificación integral que también sirve para eliminar la humedad. El calor auxiliar a menudo se proporciona al principio del programa cuando el calor requerido puede exceder el calor generado por la unidad de DH.

Los hornos solares son hornos convencionales, generalmente construidos por aficionados para mantener bajos los costos de inversión inicial. El calor se proporciona a través de la radiación solar, mientras que la circulación interna del aire suele ser pasiva.

En 1949, una empresa de Chicago introdujo un horno de secado de madera que utilizaba lámparas infrarrojas que, según ellos, reducían el tiempo de secado estándar de 14 días a 45 minutos.

Las nuevas tecnologías de secado de madera han incluido el uso de presión atmosférica reducida para intentar acelerar el proceso de secado. Existe una variedad de tecnologías de vacío, que varían principalmente en el método de introducción de calor en la carga de madera. Los hornos de vacío con plato de agua caliente utilizan placas de calentamiento de aluminio con el agua circulando dentro como fuente de calor, y normalmente funcionan a una presión absoluta significativamente reducida. Discontinuo y SSV (vapor sobrecalentado) usan atmósfera para introducir calor en la carga del horno. La tecnología discontinua permite que toda la carga del horno alcance la presión atmosférica completa, luego se calienta el aire en la cámara y finalmente se extrae el vacío. El SSV funciona a atmósferas parciales (generalmente alrededor de 1/3 de la presión atmosférica total) en un híbrido de tecnología de horno de vacío y convencional (los hornos SSV son significativamente más populares en Europa, donde la madera recolectada localmente es más fácil de secar que las especies que se encuentran en América del Norte) . Los hornos de RF / V (radiofrecuencia + vacío) utilizan radiación de microondas para calentar la carga del horno y, por lo general, tienen el costo operativo más alto debido a que el calor de vaporización lo proporciona la electricidad en lugar del combustible fósil local o las fuentes de madera de desecho.

Los estudios económicos válidos de diferentes tecnologías de secado de madera se basan en los costos totales de energía, capital, seguro / riesgo, impactos ambientales, mano de obra, mantenimiento y degradación del producto para la tarea de eliminar el agua de la fibra de madera. Estos costos (que pueden ser una parte significativa del costo total de la planta) involucran el impacto diferencial de la presencia de equipos de secado en una planta específica. Un ejemplo de esto es que cada pieza de equipo (en una planta de fabricación de madera), desde la desbrozadora verde hasta el sistema de alimentación en el molino cepillador, es el "sistema de secado". Dado que existen miles de diferentes tipos de plantas de fabricación de productos de madera en todo el mundo, y pueden estar integradas (madera, madera contrachapada, papel, etc.) o independientes (solo madera), los costos reales del sistema de secado solo se pueden determinar al comparar los costos y riesgos totales de la planta con y sin secado.

Las emisiones atmosféricas totales (nocivas) producidas por los hornos de leña, incluida su fuente de calor, pueden ser significativas. Por lo general, cuanto más alta es la temperatura a la que funciona el horno, se produce una mayor cantidad de emisiones (por libra de agua extraída). Esto es especialmente cierto en el secado de chapas finas y el secado a alta temperatura de maderas blandas.

Normas de OSHA sobre instalaciones de hornos secos

1910.265 (f) (3) (i) (a): Las puertas principales del horno deberán estar provistas de un método para mantenerlas abiertas mientras se carga el horno.

1910.265 (f) (3) (i) (b): Los contrapesos en las puertas de los elevadores verticales deberán estar encajonados o resguardados de otra manera.

1910.265 (f) (3) (i) (c): Se deben proporcionar los medios adecuados para asegurar firmemente las puertas principales, cuando están desenganchadas de los portadores y colgadores, para evitar que se vuelquen.

1910.265 (f) (3) (ii) (a): Si los procedimientos operativos requieren acceso a los hornos, los hornos deberán contar con puertas de escape que operen fácilmente desde el interior, se muevan en la dirección de salida y estén ubicadas en o cerca del puerta principal al final del pasillo.

1910.265 (f) (3) (ii) (b): Las puertas de escape deberán tener la altura y el ancho adecuados para acomodar a un hombre de tamaño promedio.

1910.265 (f) (4): Pits . Los pozos deben estar bien ventilados, drenados e iluminados, y deben ser lo suficientemente grandes para acomodar de manera segura al operador del horno junto con dispositivos operativos como válvulas, reguladores, varillas reguladoras y trampas.

Ver también

• Batidos (madera)

Referencias

Otras lecturas

• ABARE (2000). Inventario Nacional de Plantaciones, marzo de 2000. 4p.
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• Bootle, KR (1994). Madera en Australia: tipos, propiedades y usos. Compañía de libros McGraw-Hill, Sydney. 443p.
• Desch, HE y Dinwoodie, JM (1996). Madera: estructura, propiedades, conversión y uso. 7ª ed. Macmillan Press Ltd., Londres. 306p.
• Doe, PD, Oliver, AR y Booker, JD (1994). Un modelo de contenido de humedad y deformación no lineal de programas de secado de madera dura variable. Proc. 4ª Conferencia Internacional de Secado de Madera de IUFRO, Rotorua, Nueva Zelanda. 203-210pp.
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enlaces externos

• Revista Drying Technology
• Bois, Paul J .. "Manipulación, secado y almacenamiento de madera pesada de roble" Boletín técnico del Laboratorio de Productos Forestales de los EE. UU. # 8 1978.