secador de madera

¿Por qué secamos la madera?
La madera es un material higroscópico que gana en humedad por efecto de las variaciones de humedad. La higroscopicidad es una de las propiedades más distintivas de la madera. Cualquier tipo de producto de madera absorbe y desorbe la humedad del aire circundante hasta que alcanza un contenido de humedad de equilibrio, un punto de equilibrio entre el contenido de humedad de la madera y el del entorno circundante.

Dado que las dimensiones de los productos de madera cambian con la fluctuación de la humedad relativa, el secado en horno se convierte en uno de los procesos más importantes para el uso eficaz de los productos de madera. El mecanizado, encolado y acabado de la madera solo es posible si el contenido de humedad se reduce a un nivel adecuado.

Otros beneficios del secado incluyen peso reducido, mayores propiedades de resistencia y mejor resistencia al deterioro biológico por hongos e insectos. Por tanto, la madera debe secarse antes de ser utilizada para cualquier aplicación en su fabricación posterior.

¿Cómo funciona un secador de leña?
secado al horno
El proceso de secado en horno involucra el secado de la madera en una cámara donde la circulación del aire, la humedad relativa y la temperatura pueden controlarse para que el contenido de humedad de la madera pueda reducirse a un punto objetivo sin mostrar defectos de secado.

Los secadores más utilizados son los secadores convencionales y los secadores deshumidificadores. Los secadores de vacío y solares también se utilizan para aplicaciones y condiciones especiales.

Hornos convencionales
Un horno convencional utiliza vapor que ingresa al horno a través de tuberías e irradia calor a la atmósfera del horno. El agua contenida en la madera se transforma en vapor por evaporación y se evacua del horno con el aire caliente. Este tipo de horno requiere grandes cantidades de energía; por lo tanto, no es económico ni eficiente en comparación con los hornos de deshumidificación.

Hornos de deshumidificación
Hoy en día, los hornos deshumidificadores se encuentran entre los hornos más utilizados en la industria de productos de madera. Una de las ventajas de los hornos deshumidificadores es el reciclaje continuo de calor dentro del horno en lugar de la eliminación de calor del horno como en el caso de los hornos convencionales. La mayor parte del agua se condensa en los serpentines del deshumidificador y se expulsa como líquido en lugar de salir del horno.

Aunque los hornos deshumidificadores utilizan electricidad, que es más cara que el gas, siguen siendo más económicos que los hornos convencionales porque reciclan el calor y además son más respetuosos con el medio ambiente.

Hornos de vacío
El horno de vacío menos utilizado es 3-4 veces más caro que los hornos convencionales o de deshumidificación debido a la limitada capacidad de secado de la cámara. Sin embargo, la principal ventaja de este sistema es una velocidad de secado muy alta.
Programas de secado
Los programas de secado se utilizan para determinar la temperatura y la humedad relativa necesarias en el horno para secar productos de madera específicos a un ritmo satisfactorio sin causar defectos de secado indeseables. Un programa de secado típico es una serie de temperaturas y humedades relativas, que se aplican en diferentes etapas de secado.

El horno deshumidificador de aire alcanza una temperatura de 95 a 100oF, y el aire caliente circula sobre la madera. Luego, el aire cálido y húmedo se enfría al pasar por serpentines de refrigeración fríos. La humedad evaporada se condensa en forma líquida y se descarga como agua fría

*En general, el programa debe diseñarse de modo que las tensiones de secado no excedan la resistencia de la madera a una temperatura y contenido de humedad dados. Los programas varían según la especie, el grosor, la calidad y el uso final previsto del material.

Por ejemplo, un programa típico de madera dura comienza a una temperatura de 110-120oF y una humedad relativa de 70-80% cuando la madera está verde. Las temperaturas pueden alcanzar los 170-180oF cuando la madera tiene un contenido de humedad de 10-15%.

Los programas de secado de la madera blanda difieren de los de la madera dura porque la temperatura y la humedad relativa se deciden en momentos predeterminados en lugar de basarse en el contenido de humedad.
¿Cómo secar madera para carpintería?

Etapa 1

La madera húmeda con un alto contenido de humedad en las partes exterior e interior no estará sometida a tensiones. Tan pronto como esté seco, la parte exterior caerá por debajo del punto de saturación de la fibra (fsp), que corresponde a un contenido de humedad del 28-30 %, antes de que las partes internas alcancen el fps.

2do paso

A medida que la atmósfera del horno se calienta y se seca, el secado es más rápido en el exterior y las fibras exteriores tenderán a encogerse. El núcleo interior de la madera tendrá un contenido de humedad de fsp y evitará que la envoltura exterior se encoja tanto como sea posible. El resultado será el desarrollo de tensiones de tracción en el exterior y tensiones de compresión en el interior de la madera. Esto se llama la segunda etapa de secado, como se muestra en la Figura 3.

Si se excede la tensión de tracción máxima en la fibra exterior, se produce el agrietamiento de la superficie y se considera una falla de secado. Este fenómeno se puede evitar secando la carga a una temperatura razonablemente fría en lugar de a altas temperaturas al comienzo del proceso de secado.

Asimismo, el aumento temporal de la humedad relativa en el horno permite eliminar el control superficial. Si el control de la superficie no se maneja adecuadamente, el desarrollo de tensión en la madera puede ser severo y provocar el colapso, una falla grave de secado al final de la segunda etapa del proceso de secado. La figura 4 ilustra el control extremo de la superficie, el control del petróleo y el colapso.

Paso 3

A medida que avanza el secado, el centro de la placa pierde suficiente humedad para caer por debajo del fsp. Entonces tenderá a encogerse, pero las fibras exteriores ahora tienen una tensión diferente a la de la primera etapa del proceso de secado y evitarán parte del encogimiento interior.

Cuando esto sucede, la parte interna experimenta esfuerzos de tracción y la parte externa experimenta esfuerzos de compresión; esto se llama cementación.

El endurecimiento superficial ocurre cuando las capas superficiales de la madera se estiran más de lo que deberían.

El material cementado tiene fuertes tendencias al aplastamiento. Si la superficie de la madera está mojada, los núcleos secos resistirán cualquier expansión y se introducirán tensiones, produciendo deformaciones por compresión en lugar de las deformaciones por tracción causadas por la cementación.

Si las tensiones de compresión en la cara de la madera son iguales a las tensiones de tracción anteriores, la madera debería estar libre de tensiones. La reducción de la carburación se puede lograr fácilmente e incluso se puede revertir controlando la atmósfera del horno.

El rendimiento general del horno se puede comprobar tomando muestras del horno. Las muestras deben tomarse del horno durante el apilamiento. El número de muestras depende de la condición y las características de secado de la madera que se seca, el tipo de horno y el uso final previsto del material.

Por lo general, las muestras se cortan de las secciones centrales de la madera para determinar el contenido de humedad, el control de la superficie y el desarrollo de tensiones.