PROCESO de SECADO

• Suministrar el calor necesario para producir la evaporación del agua.

• Provocar el desplazamiento de la humedad desde el interior de la pieza hasta la superficie.

• Arrastrar de la superficie de la madera el vapor de agua resultante de la evaporación.

BENEFICIOS DEL SECADO DE LA MADERA

•Reducción de peso.•Estabilidad dimensional.•Madera con contenidos de humedad final de nuestra preferencia.•Aumento de la resistencia a las uniones encoladas.•Mejora de la aptitud para recibir cubrientes.•Aumento de la resistencia al ataque de hongos e insectos.•Mejora de las propiedades de aislación térmica, eléctrica yacústica.•Mejora de las propiedades de resistencia mecánicas.•Disminución de la aparición de defectos:

Secado técnico: 4 - 7 % de defectosSecado a la intemperie: 12 - 15% de defectos

FACTORES QUE AFECTAN AL PROCESO DE SECADO

El proceso de secado depende de:

Factores inherentes al clima⇒ Velocidad aire - tipo de flujo⇒ Temperatura del aire y de la superficie⇒ Humedad del aire y de la superficie⇒ Temperatura de la madera

Factores inherentes a la maderaContenido de humedad de la maderaPotencial de transmisión de calorAptitud higroscópicaPermeabilidadAnatomía de la maderaPotencial de conducción de humedad

BASES FISICAS DEL SECADO DE LA MADERA

• TEMPERATURA

• HUMEDAD

• VELOCIDAD DEL AIRE

TEMPERATURA• El calor es la fuente de la que las moléculas de agua en la madera adquieren la energía cinética necesaria para la evaporación. La velocidad de ésta depende de la cantidad de energía suministrada por unidad de tiempo y de la capacidad del medio (aire) para absorber la humedad liberada por la madera.

• De lo anterior se concluye que la temperatura es un factor de aceleración de la evaporación.

• Hacia el interior de la pieza de madera, la temperatura condiciona también la velocidad de movimiento del agua, aumentando el coeficiente de circulación con un incremento de la temperatura.•Forma de medir: TERMÓMETROS

HUMEDAD• El aire es una mezcla de gases que contiene principalmente nitrógeno, oxigeno y pequeñas cantidades de otros gases entre los cuales está el vapor de agua.• Puesto que el aire es una mezcla de gases, cada uno de ellos contribuye al peso de este y a su vez cada uno ejerce una presión parcial (Dalton)• La cantidad de vapor de agua presente puede variar entre limites muy amplios y consecuentemente la presión parcial a una temperatura dada puede variar desde cero en aire seco hasta presión de vapor de agua en aire saturado a esa temperatura,• El entendimiento del término presión de vapor saturado es necesario para comprender el secado de la madera, la presión de vapor determina el movimiento de la humedad por lo tanto, la velocidad de secado de la madera.

HUMEDAD

• La humedad relativa (HR) del aire influye directamente sobre lahumedad de la madera (HM), si la HR aumenta también aumenta la HM y a la inversa disminuye si la HR disminuye. Esto es válido cuando se mantiene la temperatura constante.

• La HR y HM están fuertemente influenciadas por la temperatura. El aire caliente necesita mayor cantidad de agua saturada que el aire frío por lo tanto puede absorber mayor cantidad de agua de la madera.

•Formas de medir: Higrómetro y Psicrómetro

VELOCIDAD DEL AIRE• La velocidad del aire es otro elemento de control de la velocidad de evaporación del agua durante el proceso de secado de la madera.• La velocidad del aire dentro de una estiba de madera tiene como finalidad: 1) trasmitir la energía requerida para calentar el agua contenida en la madera facilitando así su evaporación y 2) transportar el agua saliente de la madera.

Madera a secar

Capa límite

Transporte de la humedad Conducción de calor

Medio de secado en circulación

Capa límite

Transmisión de calorTranspaso de humedad

INTERACCIÓN ENTRE LAS VARIABLES DEL SECADO

SECADO

EQUIPOSTipos

DimensionesSistema de Ventilación

Sistema de CalentamientoConstrucción- Ingeniería

Tipo de controlador

VARIABLES PARTICULARES

MADERADimensiones

DensidadEspecie

Madera de contracción

Madera JuvenilNudos

Presencia de resina

PROCESOSTemperatura

Humedad relativa -HEH

Flujo de aire

RECURSOS HUMANOS

+ RESULTADOS -

Gradiente de secadoEl gradiente de secado es una medida del potencial del secado de la madera. De la magnitud de este gradiente depende la forma y progreso del proceso de secado.

GS = CH realHEH

CH real: Contenido de humedad real de la madera a determinado momento.

HEH: Humedad de equilibrio higroscópico hacia el cual tiende la madera de acuerdo a las condiciones de temperatura y humedad relativa fijadas dentro del secadero.

El valor de gradiente óptimo depende de varios factores como la especie, espesor de la madera a secar, contenido de humedadinicial, tipo de secadero, etc.. Valores de contracción de la madera elevados = GS < 2Especies de madera desconocidas = GS 1.5/1.6 (hasta adquirir experiencia).

VELOCIDAD DE SECADOFactores que la determinan

La velocidad a que la madera pierde humedad depende de : Naturaleza de la madera• Peso especifico de las maderas: la velocidad de secado es aproximadamente inversa a la raíz cuadrada del peso específico de la madera. • Albura y Duramen: la albura se seca mas rápidamente que el duramen.• Espesor de la madera: la velocidad de difusión del vapor es inversamente proporcional al espesor de la pieza de madera.• Tipo de corte: La madera aserrada en sentido tangencial seca mas lentamente que aquella aserrada en sentido radial.Factores externos• Condiciones climáticas:Temperatura y Humedad relativa• Método de apilado

Métodos de secadoSecado al aire libre

Secado convencional en secaderos

Secado por condensación-dehumidificación

Secado por métodos químicosSecado en líquidos oleosos calientes

Secado al vacío

Secado con vapores orgánicos

Secado solar

Secado por aplicación directa de la electricidad

Criterios para elección de un proceso de secado

Criterios de producciónCriterios sobre especie de maderaCriterio sobre humedad finalCriterio de espesorCriterio de energía disponibleCriterio de tiempo de secadoVolumen neto de madera de la planta de secado

Vn Vm x Ts= _________________

TtVn = Volumen neto de la planta de secado en m3 / cargaVm = Cantidad de madera seca requerida en m3 / mes ó m3 / semanaTs = Tiempo promedio de secado, incluyendo carga y descarga del secadero, hs /cargaTt = Tiempo total de trabajo del secadero, en hs /mes u hs /semana

EQUIPO DE SECADOPartes componentes

Carga frontal – Track loading

Vía simple – Single track

Carga lateral – Forklift loading

3 estibas – 3 packages in with

Carga lateral – Forklift loading

4 estibas – calefactor vertical

4 packages in with – Vertical heat exchanger

Carga frontal - Track loading

Calefactor vertical – Vertical heat exchanger

Doble vía – Double track

Ciclo acelerado – Accelerated cycle

Cámara de vaporizado -Vaporizers

Sistemas constructivos –Assembly system

Cámara con paredes de mampostería y techo de aluminio

Sistemas constructivos –Assembly system

Cámaras de Aluminio

Medios de calefacciónIntercambiadores - Para temperaturas de secadero de 30 a 100ºC

Vapor de baja presión: Una presión de 1,5 bar es suficiente para calentar los secaderos. También puede ser utilizado para la vaporización durante el proceso.

Vapor de alta presión: A partir de 1,5 bar se habla de vapor a alta presión. Bajo ningún punto de vista se debe usar para el vaporizado durante el proceso ya que la alta temperatura y el estado seco del vapor lleva graves daños en la madera.

Agua caliente: Las temperaturas de salida proporcionadas no alcanzan los niveles de los secaderos a vapor. Trabajan con calderas de hasta 100ºC.

Agua caliente a alta presión:Trabajan con calderas de 130ºC. Este es el medio mas usado luego de las de vapor.

Aceite térmico: Se emplea aceites especiales como transmisor de calor , se pueden lograr hasta 230ºC sin presión.

Intercambiadores de calor – Heatexchangers

Tubos aletados

Finned tubes

Medios de circulación de aireVentiladores

Ventilador radial: el aire pasa enforma radial por la rueda del ventilador.La alta presión de estos se producepor fuerzas centrífugas.No son los mas usados.

Ventilador axial:el aire pasa en sentidoaxial por la rueda del ventilador. Se usan para obtener mayor cantidad de aire conmenos contrapresiones, relación usada ensecaderos de madera. Este factor hizo quereemplace a los radiales. Se logra alto caudalde aire con menores diámetros y menor valorde conexión eléctrica. La geometría de lasaletas posibilita la reversibilidad de la dirección.Este factor permite homogeneidad dentro de la cámara.

Sistemas constructivos –Assembly system

Viga de ventiladores – Fan supports

Ventiladores - Fans

Chimeneas – Vents

Medios de vaporización

Caños agujereados con orificios equidistantes: se utilizan para vapor de agua. La presión debería ser igual o menor a 1,5 bar y en lo posible debe ser humedecido.

Atomizadores o rociadores: se utilizan para agua fría o sobre calentada . La presión del agua debería ser de mayor o igual a 3 bar.

Sistemas mixtos

Tina de vaporizado

Vaporizado mixto

Vaporizado a baja presión

Trampas

Valvulas -Valves

SECADO TECNICO Etapas del proceso de secado

Período preparatorioFase de calentamiento: elevación de la temperatura dentro de la cámara hasta alcanzar el primer valor deseado para iniciación del proceso de secado.• Humedad relativa alta (HR)• Diferencia psicrométrica pequeña (1 a 2º C)• Temperaturas próximas al inicio del proceso de secado (T)

Período de secado propiamente dichoFase de secado:Programa de secado•Por encima de PSF: evitar temperaturas muy elevadas•En el PSF: prudencia, disminuir progresivamente el estado higrométrico•Por debajo del PSF: elevar las temperaturas, estado higrométrico mas bajo, hasta el contenido de humedad (CH) final deseado.

Período de estabilizaciónFase de acondicionamiento:eliminación del gradiente de humedad(GH)• Humedad relativa alta (HR) •Temperaturas de fin de proceso de secado (T)

Período de enfriamiento

PROCESO DE SECADO DE MADERA

Contenido de humedad (%)

Tiempo

PSF

Curva de equilibrio de Contenido de Humedad

1 2

3

430

20

90

0

Referencias1- Calentamiento2- Zona de velocidad

constante de secado3- Zona de transición4- Zona de saturación

de las fibrasPSF: Punto de saturación

de las fibras

Curva exponencial

Línea recta

PROGRAMA de SECADOFase de calentamiento (1)

Fase de secado (2)Humedad de la madera (%)

Temperaturas(ºC)TBS TBH

HumedadRelativa(%)

Humedad de Equilibrio Higroscópico (%)

Gradiente de secado

Verde -60 40 39.0 94 21.6 -----60 - 40 40 38.5 91 19.8 2.739 - 35 40 38.0 88 18.3 2.734 - 30 40 37.0 83 16.2 2.529 - 25 45 39.5 70 12.1 2.524 - 20 55 47.5 64 10.0 2.519 - 15 65 54.5 58 8.0 2.514 - 10 70 54.0 45 6.1 2.59 -final 70 46.0 27 4.1 2.5

Fase de estabilización (3)

Fase de enfriamiento (4)

TENSIONES DE SECADO

Punto de Saturación de las Fibras (PSF)

MICROFISURASCOLAPSO

Agua libre

30%

Agua de saturación

ENDURECIMIENTO ENCOSTRAMIENTO

GRIETASSUPERFICIALES

GRIETAS INTERNAS

ALABEOS

DEFECTOS de SECADO

COMBADO-ENCORVADURA ABARQUILLADO-ACANALADO

ARQUEADURA TORCEDURA

ALABEOS

DEFECTOS de SECADO

GRIETAS Y RAJADURAS

TENSIONES de SECADOa b

+++++++++++++++++++++++++++++------------------------------------+++ +++------------------------------------+++ ++++++++++++++++++++++++++

---------------------------------------------------++++++++++++++++++++++----------++++++++++++++++++++++---------------------------------------------------

a - Madera al comienzo del secado. Afuera: tensión de tracción Adentro tensión de compresión

b - Madera endurecida o encostrada:Afuera: tensión de compresiónAdentro: tensión de tracción

PROBETA TENEDOR

a: Inicio del secadob: Endurecimientoc: Endurecimiento

revenido con vapord: Madera seca sin

tensiones

MEDICIÓN DE GRADIENTE DE HUMEDAD

PROBETA ESTRATIFICADA

3 0 cm

E sp esor

A1

A2

A3

A4

B1B2

B3B4

C

PROBETAnº

PESO HÚMEDO(g)

PESO SECO(g)

HUMEDAD(%)

A1A2A3A4

Cálculo de peso seco - Oven Dry

A1 A2

Tabla/tablón de madera testigo

Secciones de humedad(H)

Fórmulas

H% = Ph - Ps x100Ps

Ps = Ph x100H% + 100

Ph = H% x Ps + Ps100

a - Con las secciones de humedad se determina el contenido de humedad (H%) del lote de madera, el mismo valor es asignado a la probeta testigo que corresponda (A1).b - Se pesan las probetas testigo y se anota el valor obtenido (Ph).c - Con los valores de Ph y H% se determina el peso seco (Ps).d - Conociendo Ps se puede determinar el peso húmedo a cualquier contenido de humedad.El peso seco(Ps)se usa para determinar en cada paso del proceso de se-cado el contenido de humedad que tiene la madera hasta ese momento

MANTENIMIENTO DE LA MADERA SECA

La madera secada debe ser enfriada dentro de la cámara de secado.

La madera seca debe ser utilizada luego de transcurrido por lo menos 5 días de finalizado el proceso de secado.

Se debe almacenar en tinglados cerrados y secos. Sin separadores si la HM es inferior a la HEH de la zona y con separadores si la HM es superior a la HEH de la zona.

Las pilas de madera deben colocarse a cierta altura del nivel del piso.

La madera seca debe ser apoyada sobre travesaños, los suficientes de manera que no se ocasionen torceduras por flexión.

El depósito de madera debe estar limpio y ordenado.

Las estibas deben identificarse mediante fichas que contengan información suficiente para permitir una logística ordenada.

El manipuleo de la madera debe ser tal, que su práctica no introduzca defec-tos al material. Se deben evitar golpes y/o descargas violentas que provocan un impacto violento sobre las piezas de madera.

TABLERO DE CONTROL

Controlador Gann HydromatTK-MP 301

HEH/UGL/EMC

LIGNOMAT KILN CONTROL SYSTEM

HM

GANN Hydromat TKA 6

Controlador Marrari

Secado de maderasNO HAY PRODUCTOS DE CALIDAD SI LA MADERA NO ESTA

SECADA Y ESTABILIZADA CORRECTAMENTE

Muchas gracias por su atención