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Proyecto PD 540/09 Rev. 2 (I) “Apoyo para mejorar la productividad de la industria maderera peruana para elaborar productos con mayor valor agregado”
GUÍA PRÁCTICA PARA EL SECADO DE MADERA EN HORNOS CONVENCIONALES
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GUÍA PRÁCTICA PARA EL SECADO DE MADERA EN HORNOS CONVENCIONALES
Las cámaras convencionales de secado son recintos cerrados, accionados por ventiladores y provistos de un sistema de calentamiento que se distribuye interiormente, Este posee válvulas reguladoras para graduar el ingreso de vapor según las necesidades de temperatura, como ordena el programa empleado; igualmente está provisto de dispositivos que controlan automáticamente la apertura o cierre de las ventilas para el retiro de exceso de humedad.
La cámara de secado debe ser hermética para poder mantener las condiciones de humedad relativa y de temperatura, deseados; está construida con materiales aislantes para minimizar las pérdidas caloríficas y está provista de un sistema de humectación que puede ser generado por vapor y/o agua pulverizada. También debe estar implementada de drenaje interior para la evacuación del agua eliminada durante el secado, producto de la evaporación del agua de la madera y/o de los tratamientos humectantes.
La operación de la cámara de secado se tiene que ceñir a una serie de procedimientos, para la obtención satisfactoria de los resultados esperados.
La pila de madera debe estar correctamente estibada con los separadores adecuados y los espaciamientos, según el espesor que tenga la madera.
Las muestras de control de secado han de ser colocadas teniendo cuidado en que en ambos lados de la pila deben ser igualmente distribuidas. Igual criterio es para los testigos controlados por sensores, de tal forma que su ubicación represente las condiciones climáticas en toda la cámara.
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CONTROL DE LA CÁMARA
El control de la cámara de secado puede ser realizado por equipo automatizado o manual; estos miden temperatura, humedad relativa y también el contenido de humedad de los testigos de la madera. Se emplean termómetros de mercurio o termocuplas, psicrómetro manuales y placas portacelulosa ubicados en diversos lugares.
La velocidad del aire a través de la carga varía entre 1,2 y 2,2 metros por segundo. Para asegurar que la circulación sea uniforme, a través de la ruma de madera, es esencial que:
1.- Las puertas sean herméticas, construidas con material aislante y de fácil manejo. Deben contar con una puerta pequeña para el acceso del operario en la evaluación de la carga de secado; y debe abrirse desde afuera y desde adentro para evitar accidentes.
2.- Los ventiladores funcionan con un mecanismo de rotación; por lo que los controles eléctricos deben contar con un programador; tanto para el tiempo de rotación, como para el encendido entre motor y motor.
3.- La pila de madera esté correctamente estibada, evitándose vacíos innecesarios que conllevan a un secado desuniforme. Se debe considerar un espacio mínimo en el cual el aire pueda rotar libremente dentro de la cámara, estibar mayor volumen de madera disminuyendo estos espacios conlleva a que el secado no sea uniforme y se afecte la calidad de secado, obteniéndose alto porcentaje de madera húmeda y retrasando los tiempos normales de secado. De la misma manera, se debe evitar poner pequeñas cantidades de madera en este pasadizo, pues las partes inferiores dejan de recibir el aire que necesitan.
4.- Se debe cuidar que la parte superior de la ruma, así como la inferior y los extremos laterales cuente con los correspondientes deflectores de aire, obligando a que la circulación se direccione sólo entre los espacios determinados por los separadores.
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FIN DEL PROCESO Y DESCARGA DEL HORNO
Culminado el periodo de acondicionamiento, se interrumpe el ingreso de vapor, o se deja de agregar leña al horno de combustión y se apaga los ventiladores. La carga permanece en la cámara con las puertas cerradas hasta que la temperatura del bulbo seco al interior alcance un valor no mayor a 10°C que la temperatura ambiente exterior; bajo estas condiciones, se abre gradualmente las puertas y se descarga la madera.
CALENTAMIENTO E INICIO DE LA OPERACIÓN DEL HORNO
Completado el cargado de la cámara, se realiza una limpieza total alrededor de la misma (por el aserrín que cae de las tablas como remanente del aserrío), se instala el bulbo húmedo, teniendo cuidado de colocar el paño limpio, humedecido y con agua.
Los deflectores de aire se despliegan y se aseguran, se revisa que nada pueda interferir con la libre circulación del aire dentro de la cámara y se cierra herméticamente la misma.
En simultáneo, se enciende el horno para el funcionamiento de la caldera a la que previamente se le ha realizado mantenimiento. La caldera debe generar la presión mínima requerida (ejemplo 15 psi), se da ingreso al vapor por todas las tuberías de la cámara, previo purgado de la línea de drenaje del condensado; inmediatamente se encienden los ventiladores y se da inicio al calentamiento de la cámara.
La elevación de la temperatura se da progresivamente, hasta alcanzar la temperatura del primer paso del programa.
En el caso de cámaras que carecen de caldero y funcionan con el calor generado por la combustión de leña, la lectura de la temperatura se lee directamente en los termómetros colocados apropiadamente para su control.
La humedad relativa se mide a través de psicrómetros, compuestos por dos termómetros, uno de ellos de bulbo descubierto que mide directamente la temperatura del aire (temperatura del bulbo seco, TBS) y el otro lleva en el bulbo una gasa empapada con agua que origina un enfriamiento por evaporación, que da lugar a una lectura menor del termómetro (temperatura del bulbo húmedo, TBH).
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La diferencia entre las dos lecturas se denomina depresión psicométrica, que junto con la lectura del termómetro seco determina la humedad relativa.
Cámara de combustión únicamente a leña
Caldera para el abastecimiento de vapor a la cámara
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MÉTODOS PRINCIPALES PARA DETERMINAR EL CONTENIDO DE HUMEDAD
Existen varios métodos para determinar el contenido de humedad de la madera, los más comunes son el método gravimétrico o por pesadas y el método eléctrico.
a) Método gravimétrico. Es el método de secado en estufa; es el más exacto y el único científicamente satisfactorio para determinar el agua contenida en la madera. El éxito en la aplicación de este método depende de la correcta selección de muestras o probetas para desecación, las cuales deben ser representativas del lote de madera objetivo de evaluación. El procedimiento es el siguiente:
* Obtención de probetas o muestras de control. De la pieza o tabla se corta un pedazo de ésta, acorde al tamaño de la misma, en la dirección del grano y a una distancia de por lo menos 50 cm del extremo de la pieza, ya que allí el contenido de humedad puede ser menor. Las muestras deben estar sanas y libres de defectos, y las herramientas para el corte bien afiladas para evitar pérdidas de humedad por recalentamiento de la superficie de corte.
* Determinación del peso húmedo o peso inicial. Inmediatamente después de cortadas las probetas deben pesarse en balanzas con una precisión de 0,1 g para aquellas que pesan 100 g o más y de mayor sensibilidad para probetas más pequeñas.
* Secado de las probetas hasta peso constante. Luego se introducen las probetas en la estufa para proceder con el secado. Se recomienda el uso de estufas con termostato regulable para mantener la temperatura a 103 +/- 2°C y con una buena circulación de aire. Debe tenerse mucho cuidado en el control del nivel superior de la temperatura, ya que si esta sobrepasa los 105°C es posible que la muestra pierda peso, no sólo por la pérdida del agua, sino también por la evaporación de otras sustancias constitutivas de la madera (extractivos).
* Determinación del peso (peso constante). Para determinar el momento en que las probetas alcanzan peso constante se hacen pesadas intermedias, con el fin de observar la disminución del peso. Después del secamiento, las probetas deben sacarse lo más rápidamente posible para evitar que absorban humedad del aire. De igual manera, para eliminar cualquier
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variación, deben enfriarse en un ambiente absolutamente seco, que puede ser un desecador con cloruro de calcio o pentóxido de fósforo.
Fórmula para calcular el contenido de humedad (CH)
El nivel de humedad de la madera se calcula como un porcentaje del peso del agua que contiene con respecto al peso del material seco. La fórmula es la siguiente:
CH% = PH – Po X 100% Po
Donde:PH = Peso de la madera húmeda o peso inicialPo = Peso de la madera anhidra (seca)CH = Contenido de humedad de la madera (%)
Cortes de probetas o muestras para la determinación del contenido de humedad de una pieza de madera
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Ejemplo:
Se cargó la cámara con 4 000 pt de la especie comercial tornillo, y de una de las tablas que sirvieron para el muestreo se extrajo las secciones de humedad (probetas) y muestra testigo (muestra control) con los siguientes datos:
- Peso húmedo de las secciones: 459,85 g- Peso seco (estufa) de las secciones: 340,67 g- Peso húmedo de la muestra control: 4 910 g- Contenido de humedad de la tabla: 35%
b) Método eléctrico. Emplea algunas propiedades eléctricas de la madera. El aparato más empleado es un medidor del contenido de humedad basado en la resistencia eléctrica que ofrece la madera al paso de una corriente continua (de una batería o pila). La precisión de estos aparatos es alrededor de 1% y sólo son de lectura confiable entre 6% y 25% de contenido de humedad.
Detectores de humedad: con electrodos tipo pines para madera deespesor mayor a 1” y detector de humedad de contacto
Las lecturas dependen de la especie de madera, temperatura de la tabla y de la profundidad de penetración de los electrodos. Algunos modelos disponen de una corrección por especie para las maderas más conocidas y otros, además, tienen corrección por temperatura.
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Cálculo del contenido de humedad de equilibrio
El cuadro que se presenta a continuación ayuda a calcular, con bastante precisión, el contenido de humedad de equilibrio que alcanza la madera, cuando se conoce la temperatura y la humedad relativa promedio del aire en un lugar o época del año determinado (ºF = 1,8°C + 32) . Así, por ejemplo, si se está en un lugar caluroso que tiene una temperatura promedio de 38°C (100,4 °F) y humedad relativa promedio del aire de 80%, la madera seca hasta alcanzar la humedad de equilibrio del ambiente, que corresponde a 15%.
Determinación del peso seco calculado
Habiéndose encontrado el contenido de humedad de las muestras control de secado, ahora se debe determinar el peso seco calculado.
PSC= (Peso de la muestra control de secado) (CH+100)PSC = Peso seco calculadoCH = Contenido de humedad
Del ejemplo anterior en la carga de tornillo:
Peso húmedo de la muestra control #1: 4 910 g Contenido de humedad #1: 35% Muestra control #1:
PSC= (4 910 gr) (100+35) =3 637 gr
Mediante este método se puede saber el contenido de humedad de la muestra control de secado conforme se vaya secando la muestra en la carga del horno.
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Ejemplo: al décimo día se pesó la muestra de control #1 y su peso fue 4 292 g.Calcúlese el contenido de humedad de dicha muestra
Aplicando la fórmula se tiene:PSC = 3 637 gr
Contenido de humedad=(4 292 g -3 637 g) (3 637 g) =18%
Ubicación de la muestra de control de secado
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TRATAMIENTOS DE IGUALACIÓN Y ACONDICIONAMIENTO
* Igualación o equilibrado. Se inicia cuando el contenido de humedad de la muestra más seca del horno es un 2% más bajo que el contenido de humedad promedio que se busca al final del secado. Así, cuando se desee un contenido de humedad final de 12%, el tratamiento de igualado empieza cuando la muestra más seca llegue a 10%.
Se establece una temperatura y humedad relativa dentro del horno que corresponda al contenido de humedad de la muestra más seca. En el caso del ejemplo, se emplea la temperatura más alta que permita el programa, fijando una depresión psicométrica que corresponda a un 10% de humedad en la madera.
Se continúa el tratamiento de igualado hasta que la muestra más húmeda alcance el promedio final buscado de contenido de humedad del material.
* Acondicionamiento. Logrado el paso del igualado, el tratamiento de acondicionamiento se aplica de la siguiente forma:
- Mantenga la temperatura del horno como en el paso final del programa, a menos que la depresión psicométrica buscada no pueda establecerse a esa temperatura. En ese caso, disminuya la temperatura del bulbo seco al valor que tenía el horno 12 horas antes de iniciado el acondicionamiento.
- Establezca una humedad relativa que proporcione un contenido de humedad de equilibrio de la madera, aproximadamente un 4% por encima del promedio final de contenido de humedad.
- El tratamiento de acondicionado continúa hasta que las tensiones se hayan liberado.
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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Gonzales, R. 1980. Curso Secado de Madera. Universidad Nacional Agraria La Molina, Lima.
Junta del Acuerdo de Cartagena - JUNAC. 1988. Manual del Grupo Andino para secado de madera
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CONTROL DIARIO DE TEMPERATURA DE LA CÁMARA FECHA: ………………………. CARGA Nº: ………………….. FECHA DE INCIO : ………………………
FECHA FINAL : ………………………
HORA LECTURA DE TERMÓMETROS LECTURA DIGITAL
TBS °C
TBH °C
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TBS °C
HR %
TBS: Temperatura de bulbo seco TBH: Temperatura de bulbo húmedo HR: Humedad relativa CHE: Contenido de humedad de equilibrio
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