PROCESOS
Conceptos Básicos del
Secado de Madera
Fabrizio Ciurlo (*).
Gerente Ekamant Colombia E.U
Secamiento: Es el proceso de eliminar el exceso de agua de la madera para
facilitar su posterior procesamiento y regularidad. Pero el concepto de secado va más allá de una simple deï¬nición, abarca el
conocimiento de la materia prima, de su comportamiento y de los equipos
utilizados para un adelantar un procesamiento óptimo.
U
no de los procesos más exigentes en la preparación de la madera para usos
industriales y domésticos es el secado. De hecho, de su correcto desarrollo
depende que este material ofrezca buenos resultados
durante y después del
proceso de transformación. Las consideraciones físicas y mecánicas de la
materia prima así como las técnicas que se reï¬eren al tipo y manejo de los
equipos escogidos para esta práctica son aspectos fundamentales cuando se
planea adelantar un secado, por eso a continuación haremos un recorrido por los
conceptos asociados con este procedimiento para un manejo profesional y
consciente de la madera en planta y fuera de ella.
Foto: B. Atrium La Madera.
Conceptos Generales
Para comprender como
seca la madera, es necesario, primero saber
cuáles son las partes que constituyen el tronco del árbol.
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PROCESOS
La madera es el
componente del tronco de los árboles que tiene
como función el sostén de la planta y el
transporte de alimentos para el crecimiento de éstos, lo que le
dacaracterísticas de porosidad y gran resistencia
mecánica. Dicha sección de los árboles está constituida por varias partes: La
Corteza, o capa protectora externa, conformada por tejidos muertos que protege
la planta de agentes externos y evita la evaporación del agua del
tronco. El Cámbium o tejido regenerador –ubicado entre la corteza y la albura–
y que produce la corteza hacia fuera y la madera hacia adentro. El Sámago o
la albura, parte viva de la madera, ubicada entre el duramen y
el cámbium de consistencia más blanda y más joven que el duramen y seca más
rápido. extraída genera cambios evidentes en la madera, luego del
secado. Por lo anterior, puede aï¬rmarse que existen dos etapas bien deï¬nidas
en el proceso de secado: La eliminación del agua libre hasta el Punto de
Saturación de la Fibra, y la eliminación del agua de impregnación hasta el 7
por ciento máximo, contenido de humedad, ideal para el uso de madera en muebles
de gran calidad. La primera etapa generalmente es fácil y rápida, mientras que
la segunda es mucho más compleja y demorada debido a la diï¬cultad de eliminar
el agua adherida a las paredes celulares.
Foto: B. Atrium La Madera.
-
Análisis estructural del tronco de árbol: a) Corteza, b) Liber, c) Cámbium, d)
Albura, e) Duramen, f) Médula o corazón.
densa debido a la mayor cantidad de paredes celulares
que contiene. En este sentido el término densidad está estrechamente
relacionado con la presencia de agua en la madera, que puede ser de dos formas:Agua libre o capilar y Agua de Impregnación.
-
sA Dónde Va el Agua?
De acuerdo a lo anterior, para iniciar un proceso de
secado se debe determinar en primera instancia, la densidad de la madera, para lo cual se
aplican varios métodos siendo el más popular y sencillo: la probeta. Esta
consiste en tomar una pieza de madera para medirla en todas sus dimensiones,
pesarla con precisión, y secarla en horno, poco a poco, hasta que ya no pierda
más peso, después de lo cual se vuelve a medir y a pesar para determinar la
contracción y comparar los nuevos datos contra el peso y el volumen inicial y
determinar la densidad. Pero… sCómo seca la madera? sDe qué forma es liberada el agua? sTiene
alguna dirección? sHacia dónde se mueve el agua para este
efecto? Para resolver estos interrogantes, es necesario saber que el agua al
interior de la madera se mueve desde las zonas más húmedas (interior) hacia las
más secas (exterior) por capilaridad y difusión (1) y que este mismo orden se
da la remoción del agua de
- El Duramen (madera de corazón) o parte interna del tronco conformado
generalmente de tejido muerto –más oscura que la albura y de secamiento más
lento– y cuya delimitación puede ser muy difícil de determinar en ocasiones.
Finalmente está la Médula, o núcleo central, madera dura, irregular, que tiende
a secar con defectos al igual que la madera cercana al mismo y que a veces
puede ser también, extremadamente blanda y parecerse al corcho. El segundo
aspecto a tener en cuentaen el proceso de secado es la densidad de la madera o
dicho de otra manera, su peso y dureza, determinados por la cantidad de células
existentes en su conformación; es decir, que a mayor número de células mayor
dureza en la madera y a un menor número se tiene una madera más blanda,
comparándolas ambas, en un mismo volumen. Así, la madera más densa es
más difícil de secar que la menos
Foto: Catálogo Nardi.
Medición de humedad
La primera se encuentra en el interior de las cavidades celulares (de fácil y
rápida extracción) y su eliminación no modiï¬ca apreciablemente la madera.
Eliminada ésta, el contenido de humedad de la madera será del 30 por ciento aproximadamente. Este es el llamado Punto de Saturación de las Fibras (PSF).
La segunda, el Agua de Impregnación, es aquella adherida a las paredes
celulares que resulta mucho más difícil de eliminar y que al ser
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PROCESOS
la superï¬cie, razones por las que se aï¬rma que la madera seca de adentro
hacia fuera; de hecho, la superï¬cie y las puntas de la madera al contacto con
el aire, tienden a estar siempre más secas. Pero la madera no sólo cede humedad sino que también la
toma del aire o de su medio circundante para
equilibrar el contenido de la misma (concepto que la define como un material higroscópico), reacción que
se busca también cuando se adelanta un proceso de secado. En este caso se
generan unas condiciones de temperatura y humedad externas a la madera para que
ésta seequilibre gradualmente a dicho ambiente y alcance una condición óptima
de trabajo y estabilidad, efecto que se conoce como Humedad de Equilibrio
(H.E.) o Contenido de Humedad de Equilibrio (C.H.E). • Secado Natural
Sistemas de Secado
En general, existen varios sistemas de secado basados, casi todos, en el
principio antes descrito de equilibrado de la madera a las condiciones de la
cámara, exceptuando el secado al vacío y el secado por radio frecuencia,
sistemas cuyo principio y funcionamiento es muy diferentes a los tradicionales;
pero los siguientes son los más empleados:
Foto: B. Atrium La Madera
Sistema de secado natural
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PROCESOS
Es el primero, el más antiguo y es considerado por muchos, el mejor; de hecho
se aplica frecuentemente en distintos lugares del mundo y para diversos casos,
pero en especial cuando no se cuenta con recursos para montar otros sistemas.
En realidad existen muchísimas maneras para secar naturalmente: desde los
encastillados particulares o apilamiento de la madera hasta prácticas
que incluyen creencias esotéricas y ambientales para obtener mejores resultado
en el proceso. Pese a lo popular de esta modalidad, el sistema tienen como
principal inconveniente el elevado tiempo que demanda –difícil de establecer
pues depende de variables como la cantidad de luz solar, la velocidad del
viento, la exposición a puntos cardinales, la condensación y humedad relativa
ambiental, entre otros– y la reducidahomogeneidad en los resultados, pues no
toda la madera seca de igual forma, razón por la que no se puede establecer con
exactitud la humedad ï¬nal que generalmente, no baja del 20 por ciento con
éste sistema. • Cámaras Convencionales Trabajan con temperatura media-alta y
son las más usadas en el mundo, pues existe una gran variedad dentro del
grupo, dependiendo de su conï¬guración, aunque todas funcionan bajo un mismo
principio. Cuentan con una caldera de madera o carbón, que calienta el agua de
90° C a 100° C, para luego hacer pasar el líquido por unos intercambiadores de
calor o radiadores (serpentines) instalados en el interior del horno, en donde
también se instalan ventiladores de gran capacidad que generan una fuerte
corriente de aire caliente, gracias al paso de éste por los radiadores.
Quemador para calentamiento directo.
Caldera
Además, están provistos de unas boquillas de aspersión de agua usadas cuando es
necesario humectar o aumentar la humedad relativa de la cámara, y unas
chimeneas o ventilas ubicadas en ambos extremos del horno que pueden ser
abiertas o cerradas para controlar, tanto la humedad como la temperatura y que
además sacan el aire “mojado” e introducen aire nuevo. En algunas cámaras la
humectación se logra con vapor de agua que cumple doble función: calentar y
humedecer el ambiente. En cuanto a los sistemas para medir condiciones como la
temperatura y la humedad, existen una gran variedad, desde los más sencillos
como el bulbo seco y el bulbohúmedo (2) hasta los más soï¬sticados sensores
electrónicos de manejo automatizado, pero todos tienen como base el mismo principio:
el equilibrio de la madera a unas condiciones ambientales, o sea el C.H.E. Vale
señalar que para su calentamiento, algunas cámaras de éste
Foto: Catálogo Nardi
Las cámaras convencionales y el secado natural son los dos sistemas más usados
por la industria de la madera a razón de sus buenos resultados y costos de
funcionamiento.
Foto: Catálogo Nardi
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Foto: Catálogo Nardi
PROCESOS
los cuales se pasa el aire para que, en vez de calentarlo, se enfríe. De esta
forma se condensa la humedad que a su vez, se elimina por conductos para ese propósito; sería algo parecido a la mezcla de “horno con
nevera”.
Foto: B. Atrium La Madera.
Foto: Wood Mizer.
Foto: Catálogo Nardi
Cámara de secado solar. Sistema de tubería y válvulas para
distribución de agua caliente.
a la madera
“inyectándola” a presión, para abrir el poro, luego se aplicar el vacío
succionando la humedad. Estas cámaras que, generalmente se utilizan en cargas
de madera
relativamente pequeñas (no sobrepasan el metro cúbico aunque también las hay de
mayor tamaño) y tienen un alto costo en el mercado. Su mayor ventaja es la
reducción de tiempo en el proceso comparado con otros sistemas y que además
garantizan la calidad de la madera, sin sufrir alteraciones. •
Secado por Radio Frecuencia Ideales también para cargas pequeñas, éstasoperan
totalmente diferente a todas las anteriores gracias a que el principio de la
radio frecuencia es casi exactamente como el de un horno microondas: las
células con agua son obligadas a vibrar con alta frecuencia, para generar un
calentamiento de las células que evapore el agua. Gracias a
este sistema se obtienen tiempos de secado verdaderamente rápidos, sin embargo,
tanto el consumo de energía (único medio para su funcionamiento) como el costo de los
equipos es muy alto.
• Cámaras de Radiación Solar Funcionan aprovechando la energía caloríï¬ca del
sol y la luz para ganar temperatura. En este grupo el
mercado ofrece diversos tipos con varios grados de tecniï¬cación (sensores de
temperatura y humedad) y tamaños. La principal ventaja de estos sistemas es el
menor consumo energético y el respeto por el medio ambiente. Sus desventajas:
el proceso de secado se desarrolla más lentamente que usando cámaras
convencionales o deshumidiï¬cadoras. Estas funcionan también controlando la
temperatura y la humedad y empleando ventiladores para forzar las corrientes de aire tal como sucede con las
cámaras convencionales. • Cámaras de Vacío Parten de un principio de
funcionamiento distinto a las anteriormente citadas, y que se resume en dos
pasos aplicados consecutivamente hasta alcanzar la humedad deseada: primero, se
aplica temperatura
Foto: Catálogo In Comac.
Sistema de humidiï¬cación compuesto por sprays y tubos de acero inoxidable.
tipo utilizan distintos sistemas comoaceite térmico,
quemadores de gas o calderas de fuego directo, que son éstas últimas, las menos
usuales y a la vez, las más peligrosas. • Cámaras Deshumidiï¬cadoras. Estas
cuentan con todos los elementos de las convencionales (ventiladores,
humidificadores, controles, etc.) pero incluyen adicionalmente unos equipos
similares a los de aire acondicionado, dotados de unos serpentines por
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PROCESOS Funcionamiento: Cámara Convencional
De todo esto podemos ver que los secaderos más prácticos son aún los
convencionales y los deshumidiï¬cadores, con un interesante incremento de los
solares en los últimos años, aunque vale aclarar que todos tienen en común una
importantísima condición: El flujo fuerte de aire forzado. Pero
scuál es el motivo? sPor qué este es un
elemento tan importante? El lector puede imaginar gotas de agua o una nube de
vapor que flota sobre la superï¬cie de la madera, producto de la elevación de
la temperatura de las tablas y de la cámara, y en este contexto, el aire es el
medio de transporte del agua o del vapor.
El túnel de aire se ubica entre el techo y el techo falso.
Los túneles de aire están provistos de ventiladores, con paletas de aluminio,
que aseguran un mismo flujo de aire en ambas
direcciones.
Pero squé debe hacerse para que éste circule bien? En
primera medida, organizar la madera correctamente para que el aire fluya sin
cortes de flujo, razón por la que se recomienda armar paquetes o castillos de
tablas demadera con espacios alineados entre si y entre tablas (lo que se
conoce como estriado) a ï¬n de facilitar la libre circulación de las
corrientes de aire entre las piezas cargadas en la cámara. El proceso del
secado en sí, comienza una vez que la cámara ha sido cargada con los paquetes,
se cierran las compuertas y comienza el calentamiento del equipo, a razón de 2°
C a 4° C por hora aproximadamente. Aquí se integra el concepto de programa u
horario de secado, que no es otra cosa que una serie de pasos o condiciones de
temperatura y humedad establecidas en la cámara para secar la madera. Cada madera tiene un ciclo de secado
propio, no sólo por las ya mencionadas
Factores Fundamentales que rigen los secados
- Temperatura: Factor que calienta el ambiente interno de la cámara y la madera misma. Flujo de
aire: Factor que transporta el agua que se va
eliminando de las tablas. Control de la humedad interna: para generar
condiciones cada vez más “secas” con las que la madera se va
igualando. dera en la cámara.
-
- Encastillado: organización de la ma-
Para asegurar un proceso de secado óptimo de la madera, las corrientes
de aire deben correr libremente entre los castillos de tablas cargados en la
cámara.
Por esta razón, dentro de la cámara, es indispensable garantizar un flujo de
aire continuo y constante ofrecido por los ventiladores, pues si tanto el
flujo como la velocidad del aire no son suï¬cientes, el aire se llena de
vapor, se hace pesado y termina depositando el aguanuevamente sobre la madera. En pocas palabras, el aire es realmente el principio que seca, el
que hace el trabajo pesado.
diferencias entre las densidades, sino también porque
cada madera
tiene características particulares. Los pasos del secado se denominan fases y
son deï¬nidos por el Contenido de Humedad de la madera, es decir, que cada
fase se mueve dentro de un rango de humedad especíï¬co, por ejemplo, fase
mayor a 50% hasta 40%, de 40% a 30% y así sucesivamente, y a su vez, cada una
tiene condiciones diferentes de temperatura y humedad. También hay que
distinguir dos etapas principales en el desarrollo de los ciclos: la primera,
cuando la madera
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Foto: Catálogo In Comac.
Foto: Catálogo Nardi
PROCESOS
inútiles– una cuarta parte menor que el inicial, lo que signiï¬caría que para
llenar una cámara con 30 metros cúbicos de madera, es necesario cortar 40
metros cúbicos de bloques. Adicionalmente, en la segunda fase de elaboración se
aprovecha un 75 por ciento de lo extraído de los hornos, lo que quiere decir
que de los 30 m³ sólo sirven 22.5 m³ de las tablas secas para un triste saldo
acumulado de 44 por ciento de desperdicio. Pero una vez terminado el mueble,
este porcentaje aumenta signiï¬cativamente a cuenta de los maquinados
restantes, de hecho si se pudiera cubicar la madera que el mueble tiene una vez
terminado, se tendría casi un 25 por ciento más de desperdicio representado en
puntas por cortes, barrenados,virutas por maquinado,
etc., sin sumar los eventuales defectos ocultos que pueda presentar la madera.
Se llega con esto a 17 m³ aprovechados de los 40 m³ iniciales (un 58% de desperdicio), en lo que no se cuenta el porcentaje
de madera
adicional perdido tras los maquinados de cada pieza fabricada. Haciendo
números, un m³ de madera (33 piezas aproximadamente) cuesta en promedio
$500.000, de los que $290.000 se pulverizan literalmente, valor al que debe
sumarse las 20 horas/hombre para el trabajo de corte y encastillado de la
madera, el proceso de secado ($160.000), los traslados y otras arandelas que
sumadas llegan fácilmente al $1.500.000 o más. Relacionándolo de otra forma,
para obtener un m³ de madera seca se necesitan 2 m³
de madera en bloque, ($1.250.000 aproximadamente), lo que deja claro que el
supuesto valor inicial de la madera (3) puede ser “lo de menos”, el problema
está en el desperdicio y la mano de obra necesaria para la transformación, pues
lo que al principio parece un gasto de $650.000, se convierte en más del
Foto: Catálogo Nardi
Armario eléctrico equipado con convertidor de frecuencia.
está “verde”, con un alto grado de contenido de
humedad (normalmente de 45 – 50% o más), y que se extiende hasta que el
material llega al P.S.F., (30% de C.H.), y la segunda etapa, el secado
propiamente dicho en la que se extrae el agua de impregnación.
El Desperdicio: El Gran Problema
Uno de los temas más importantes asociado al procesamiento de la madera es el
decostos y en este sentido es lamentable aï¬rmar que luego del primer proceso,
el aserrado, sólo se aprovecha de un bloque de madera un 75 por ciento
aproximadamente, es decir, las tres cuartas partes de éste, o tres bloque de
cada cuatro. Así, si cuatro bloques de medida igual se cortan en tablas, la
medida cúbica de las tablas una vez cortadas será –por el rectiï¬cado de los
bloques, el espesor del corte y los sobrantes
Selección mecanizada de las piezas según su tamaño y apilado posterior.
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PROCESOS
doble, y en algunos casos cuando no existen controles efectivos pueden ser más
altos. Lo que es claro de todo esto, es que la madera no es simplemente un
“pedazo de palo”, es un elemento con un valor enorme que, con nuestro trabajo
adquiere aún valor mayor. Por eso cuando esté trabajando una pieza, hable de madera
y no de leña. Cualquier “palito” representa un
esfuerzo muy grande la naturaleza, y nuestro. Utilizar bien todos nuestros
recursos no es solamente un problema de costos sino de
responsabilidad. M M
REVISTA
Citas
1. Capilaridad: Es la habilidad de un tubo
delgado para succionar un líquido en contra de la fuerza de gravedad. Sucede
cuando las fuerzas intermoleculares adhesivas entre el líquido y el sólido son
más fuertes que las fuerzas intermoleculares cohesivas
entre el líquido. Este es el mismo efecto que causa que
materiales porosos absorban líquidos. Las plantas usan
la capilaridad para succionar agua a sussistemas, aunque las plantas más
grandes requieren la transpiración para mover la cantidad necesaria de agua
donde la requieren. Difusión: Movimiento de un
conjunto de partículas en un medio ambiente bajo la acción de diferencias de
concentración, temperatura, etc. Distribución de una
sustancia en el organismo. 2. Bulbo seco y bulbo húmedo: Es la
temperatura determinada con un termómetro (llamado de
bulbo húmedo) que tiene el bulbo cubierto con una gasa empapada en agua.
Haciendo pasar el aire, siempre que no esté saturado, a una velocidad suï¬cientemente
elevada, se nota un descenso de la temperatura
respecto a la indicada en un termómetro normal (de bulbo seco) y que es
producida por la evaporación del
aire. 3. Una pieza de madera
seca, en perfecto estado, lo cual es imposible, tiene un costo real de $45.000
pesos, tomando como base madera de $15.000 pieza en el camión.
&
EL MUEBLE Y LA MADERA
_____ _______ ______ ___________ (*) Fabrizio Ciurlo. Diseñador industrial,
con estudios en procesos de producción, tecnología industrial y mantenimiento
dirigidos especíï¬camente a la industria de transformación de la madera
y sus derivados. Experiencia en producción en varios países,
desde 1984. Actualmente gerente de Ekamant Colombia E.U., ï¬lial de
Ekamant Suecia, encargado de desarrollo y soporte técnico para toda América
Latina, y asesor industrial en varias empresas del sector en
diferentes países. fabrizio.ciurlo@ekamant.com
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