PROYECTO PD 512/08 Rev.2 (I) “UTILIZACIÓN INDUSTRIAL Y MERCADO DE DIEZ ESPECIES MADERABLES POTENCIALES DE BOSQUES SECUNDARIOS Y PRIMARIOS RESIDUALES”
INFORME TÉCNICO FINAL
Periodo cubierto : Del 9 de octubre 2012 hasta el 09 de febrero del 2013.
Título del proyecto : “Estudio del comportamiento al secado artificial de diez especies maderables potenciales de bosques secundarios y primarios residuales”.
Autor : Ing. MSc. Ing. Ayda Guisella Avalos Díaz
Co autores : Ing. Pío Santiago Puertas
Ing. Leticia Guevara Salnicov Bach. Mayra Lorena Espinoza Linares
Número de serie : PD 512/08 Rev.2 (I)
Gobierno anfitrión : Perú
Organismo ejecutor : Asociación para la Investigación y Desarrollo Integral
(AIDER)
Fecha de inicio de proyecto : 15 de setiembre de 2010
Duración del proyecto : 24 meses
Costo del proyecto (US$) : OIMT 398,517
OE 293,475
Total 691,992
Fecha y lugar de expedición del informe: Junio 2013, Lima-Perú
2
Personal técnico y científico del proyecto:
Coordinador Nacional : Ing. Jaime Guillermo Nalvarte Armas. Director del Proyecto : Ing. Pío Santiago Puertas. Responsable de Área – Pucallpa : Ing. Carmen Leticia Guevara Salnicov. Responsable de Área – Aguaytía : Bach. Mayra Lorena Espinoza Linares. Coordinador Regional : Ing. Ángel Raúl Egoavil Recuay
Institución responsable: Asociación para la Investigación y Desarrollo Integral (AIDER)
- Dirección: Av. Jorge Basadre 180, Dpto. 6, San Isidro, Lima 27, Perú - Teléfono: (51) (01) 421 5835 – 628 7088 RPM #596189 - Correo electrónico: [email protected] - Página web: www.aider.com.pe
Producto financiado: Organización Internacional de Maderas Tropicales-OIMT
- Dirección: International Organizations Center, 5th floor Pacifico Yokohama, 1-1-1
Minato-MiraiNishi-Ku, Yokohama 220-0012, Japan
- Teléfono: ++81 45 223 1110
- Página web: www.ittoproject.org
3
ÍNDICE
Resumen 5
I. Introducción 6
II. Objetivos
III. Antecedentes
8
IV. Metodología 31
V. Presentación de datos 37
VI. Análisis e interpretación de datos y resultados 38
VII. Conclusión 42
VIII. Recomendaciones 42
IX. Repercusiones en la prácticas 43
X. Bibliografía 44
XI. Anexo 46
4
GLOSARIO:
Anisotropía, es la propiedad general de la materia según la cual cualidades como:
elasticidad, temperatura, conductividad, velocidad de propagación de la luz, etc. varían
según la dirección en que son examinadas,
Sicrómetro, es un aparato utilizado en meteorología para medir la humedad relativa o
contenido de vapor de agua en el aire.
Corte radial, Plano de corte que se extiende longitudinalmente a lo largo de un órgano
cilíndrico, en forma paralela a un radio parenquimático.
Anisótropo, no tiene las mismas características en todas sus direcciones.
Higroscopia; es la capacidad de algunas sustancias de absorber o ceder humedad al
medioambiente.
Higrometría: Parte de la física que se encarga de la medición de la humedad
atmosférica.
Gradiente; Medida de la inclinación de una curva (con frecuencia una línea recta). Se define como la relación del cambio vertical (elevación) con respecto al cambio horizontal (recorrido) para una línea no vertical.
Retracción tangencial, Contracción que se produce en las direcciones tangentes a los
anillos anuales.
Contracción volumétrica, Reducción de volumen que experimenten las piezas de
madera cuando pierden humedad
5
RESUMEN
Este estudio se realizo con la finalidad de contribuir con la investigación para el estudio de
nuevos Especies forestales con el proyecto “Utilización industrial y mercado de diez especies
maderables potenciales de bosques secundarios y primarios residuales” que ejecuta la
Asociación para la Investigación y Desarrollo Integral - AIDER en colaboración con la
Universidad Nacional de Ucayali, la Dirección General de Forestal y Fauna, y con asistencia
técnica y financiera de la Organización Internacional de Maderas Tropicales–OIMT
En este caso el “Estudio del comportamiento al secado artificial de diez especies maderables
potenciales de bosques secundarios y primarios residuales” nos confirma que para el mejor
secado de la madera depende de tres factores extrínsecos: la temperatura, la humedad relativa y
la velocidad del aire sin importa los métodos de secados utilizados como son:
Secado al aire.
Secado artificial
Secado mixto: Pre secado al aire libre y secado artificial.
Sin embargo no se debe omitir la gran importancia que tienen el uso de los equipos adecuados
como son:
Una cámara aislada térmicamente para mantenerlo estable frente a las variaciones. del
clima exterior y limitar los gastos de energía.
Ventiladores para poner el fluido secante al contacto del producto a secar.
Equipos de humidificación, para calentar el poder secante del fluido de secado.
Equipos de calor para el aporte de energía.
Equipos de extracción para la evacuación del agua bajo forma de vapor.
Equipos de control y registro; del ambiente de la cámara y de la madera.
Así como tampoco se debe omitir la importancia de las fases para un buen secado.
6
I. INTRODUCCION
La madera aserrada seca al aire aún se comercializa en el mercado, especialmente en el
nacional y una pequeña proporción del mercado de exportación. Sin embargo la situación está
cambiando, la infraestructura industrial para el secado artificial de maderas tiene una tendencia
creciente, en Pucallpa hay una capacidad de secado de más de 2,400 m3/mes, opina
FONDEBOSQUE (2006). La demanda internacional se orienta crecientemente hacia madera
secada artificialmente, con un contenido de humedad entre 8 y 12%. Las nuevas normas de la
CEE prohíben la entrada de madera húmeda, incluso las parihuelas deben cumplir estrictas
normas de dimensiones, resistencia mecánica y contenidos de humedad, a fin de lograr
productos reciclados a varios países, por criterios ambientales y económicos. La producción de
manufacturas de mayor valor agregado como muebles, molduras, paneles sobre la base de
listones, puertas, etc., requiere ineludiblemente trabajar con madera secada artificialmente a un
contenido de humedad final del 8%. En este caso, las normas son estrictas en los mercados
internacionales y no existe ninguna posibilidad de desarrollar este tipo de productos sin contar
con secadores apropiados y programas de secado apropiados para cada tipo de madera y
espesor de las piezas (TOULLIER, 2006).
Como premisa fundamental para evitar pérdidas y problemas de calidad, la madera debe
secarse en forma controlada, de manera que la humedad final esté definida por las condiciones
ambientales o de clima del lugar donde se desarrollará el proceso de secado, propiciando el
control del clima en los procesos de eliminación del agua de la madera. Actualmente, los
esfuerzos tendientes a una mejora tecnológica se enfocan a la reducción de los tiempos de
secado y calidad de la madera seca. Con estos objetivos se trabaja en el desarrollo y aplicación
de nuevas técnicas, en el secado tradicional a temperaturas convencionales, en el de ciclo
acelerado y en el secado por altas temperaturas. Como la mayoría de la madera que se utiliza
en la segunda transformación se seca en cámaras, la demanda de madera aserrada seca
aumenta permanentemente en gran medida, debido a las exigencias de los procesos de
elaboración, a la necesidad de contar con productos elaborados de alta calidad y a los
volúmenes requeridos, que resultaría imposible, económicamente, mantenerlos en inventario.
Este aumento en la demanda no se ve reflejado en la capacidad instalada de secado, lo que
permite inferir que gran parte de los productos de madera que se comercializan, por lo menos
internamente, no tienen un secado controlado o directamente no están secos.
7
Si se toma en cuenta que el proceso de secado de la madera como el que mayor tiempo y
energía consume, se pueden entender los argumentos que tienen los industriales para disminuir
los tiempos de secado y el consecuente consumo energético. Los tiempos de duración de un
proceso se corresponden con la calidad requerida con el tipo de producto que se desea elaborar
a partir de ese material. Aun así, existen una cantidad de factores que influyen directamente y
que pueden modificar estas variables. Dicho en otras palabras, no solo se debe contar con una
cámara de secado, sino que es necesario que esta cumpla con los requisitos técnicos de
ingeniería y con las prestaciones esperadas del servicio de secado en cuanto a calidad y tiempo.
En los bosques de secundarios y primarios remanentes hay importantes volúmenes de madera
de especies forestales potencialmente comerciales, tales como Apeiba membranácea
(Maquizapa ñagcha) Apuleia leiocarpa (Anacaspi), Brosimun utile (Panguana), Croton
matourensis (Aucatadijo), Jacaranda copaia (Huamanzamana) Matisia cordata (Sapote),
Septotheca tessmannii (Utucuro), Schizolobium parahyba (Pashaco blanco) Simauroba amara
(Marupa), Terminalia oblonga (Yacushapana amarilla). Sin embargo la mayoría de estas
maderas no tienen estudios que evalúen el comportamiento al secado que propicien su
utilización industrial.
Se propone el estudio del comportamiento de la madera de diez especies maderables de
bosques secundarios y primarios remanentes. Se ensayaran programas de secado adecuados a
la densidad de la madera y aptitud tecnológica de uso, lo que determina los espesores de las
tablas a secar.
II. OBJETIVOS
Estudiar el comportamiento al secado artificial de diez especies maderables de bosques
secundarios y primarios residuales.
Determinar la tendencia a la formación de defectos y deformaciones producidas durante el
proceso de secado artificial.
8
III. ANTECEDENTES
3.1 Definición de Términos Especializados.
Abarquillado
Es el alabeo de las caras en la dirección transversal.
Acebolladura
Es la separación del leño entre dos anillos de crecimiento consecutivos.
Alabeo
Es la deformación que puede experimentar una pieza de madera por la curvatura
de sus ejes longitudinal, transversal o de ambos.
Apilar
Es el proceso de estibar o colocar las piezas de madera formando lotes más o
menos homogéneos.
Arqueadura
Es el alabeo de las caras en la dirección longitudinal.
Contenido de humedad
Es la cantidad de agua contenida en la madera, normalmente expresada en una
de las siguientes formas: a) en porcentaje del peso de la madera anhidra; b) en
porcentaje del peso total de la madera; c) cantidad absoluta de agua en una
cantidad absoluta de madera.
Contenido de humedad de equilibrio
Es el contenido de humedad que alcanza la madera cuando está expuesta a
condiciones ambientales constantes durante un tiempo adecuado. Es decir, es la
condición de equilibrio entre la humedad de la madera y el medio que la rodea.
Contenido de humedad final
Es el contenido de humedad que deberá tener la madera al terminar el proceso de
secado.
Contenido de humedad inicial
Es el contenido de humedad que tiene la madera al iniciarse el secado.
9
Contracción
Es la disminución de las dimensiones que experimenta la madera cuando pierda
humedad por debajo del punto de saturación de las fibras. El valor de las
contracciones suele expresarse como un porcentaje de alguna de las dimensiones
de la pieza en estado saturado. Puede ser longitudinal, tangencial, radial y
volumétrica.
Contracción radial
Es la variación de la dimensión de una pieza de madera en el sentido de los
radios de la madera, entre el estado saturado y el estado anhidro. Se refiere a las
dimensiones en estado saturado.
Contracción tangencial
Es la variación de la dimensión de una pieza de la madera, en el sentido
perpendicular a los radios de la madera, entre el estado verde y el estado anhidro.
Se refiere a las dimensiones en estado saturado.
Contracción volumétrica
Es la variación de la dimensión de una pieza de madera en volumen, entre el
estado verde y el estado anhidro, debido a las contracciones radiales y
tangenciales, refiriéndose esta contracción a las dimensiones en estado saturado.
Encorvadura
Es el alabeo de los cantos en la dirección longitudinal.
Estado de humedad
Es el contenido de humedad que presenta la madera al ser clasificada.
Madera anhidra.
Es aquella en que se ha eliminado toda la humedad.
Madera comercialmente seca
Es aquella madera aserrada cuyo contenido de humedad no es superior al
20%.
Fuente. Norma Técnica Peruana 215.001. 2003. Terminología. INDECOPI.
Elaboración. Propia
10
3.2 Direcciones y Secciones de la Madera.
La madera es un material anisótropo, lo que significa que no tiene las mismas
características en todas sus direcciones. Son tres direcciones de base que son tomadas
como referencia; la dirección axial o longitudinal, la dirección tangencial y la dirección radial
son: La dirección axial corresponde a la dirección de las fibras y al eje del árbol; la
dirección tangencial es aquella que es tangente a los anillos de crecimiento; la dirección
radial es aquella que corresponde a los radios leñosos y es perpendicular a la dirección
tangencial.
Estas tres direcciones determinan tres secciones: La sección transversal es determinado
por la dirección tangencial y la dirección radial; la sección tangencial es determinado por la
dirección tangencial y por la dirección axial; a sección radial es determinado por la
dirección radial y la dirección axial.
3.3 Aspectos Generales
El proceso de secado se descompone en dos fases: La difusión del agua dentro de la
madera, y la evaporación del agua en la superficie. En el transcurso de secado, tres
fenómenos esenciales deben ser tomados en cuenta:
a) Equilibrio higroscópico de la madera: como todos los cuerpos porosos
higroscópicos, la madera pierde parte de su agua al ser expuesta al aire. El grado
de humedad de la madera se baja justo al punto de equilibrio con el medio
ambiente; este es el equilibrio higroscópico de la madera.
El secado de madera húmeda es rápido después del aserrío. El vapor de agua en
la superficie se manifiesta muy rápidamente, después el flujo de agua que sale a
la superficie es frenada progresivamente, en razón de la difusión de la humedad
interna hacia las partes superficiales más secas, y así justo hasta el estado de
equilibrio de la madera con la atmósfera.
El agua circula rápidamente en la dirección axial, menos rápida en la dirección
radial, lentamente en la dirección tangencial de la madera. Por lo que es
recomendable separar los lotes de piezas de madera aserradas en corte radial de
11
las de corte tangencial, ya que las de corte tangencial se secarán mucho más
rápido. La repartición del agua dentro de la madera debe llegar a ser regular en
toda la masa. Si las partes externas están más secas que la internas, esta
gradiente crea tensiones que producen rajaduras y deformaciones luego de la
operación de secado.
b) Agua en la madera.
Las maderas livianas, por ser más porosas, contienen una mayor cantidad de
agua que las pesadas. De igual manera la albura, por estar conformada por
células cuya función principal es la conducción del agua, presenta un contenido de
humedad mayor que el duramen. El duramen no permite contenidos de humedad
elevados debido a las sustancias infiltradas y contenidas en sus células, la albura
puede acumular más del 100% de su peso seco en agua e incluso llegar a un
400% en aquellas maderas muy livianas como la lupuna, catahua, marupa, etc.
(JUNAC, 1986). SOTO T. (1982) determinó en madera de Clarisia sp un
contenido de humedad máximo en la base, disminuyendo en la mitad del tronco y
un ligero aumento en la base de la copa. En cuanto a la variación transversal, el
contenido de humedad disminuye progresivamente desde la médula hasta la zona
de intermedio para incrementarse hacia la corteza.
KOLLMAN (1959) afirma que en la madera pueden distinguirse tres tipos de agua:
Agua libre, que ocupa los lúmenes de las células, tiene poca influencia en los
cambios dimensionales y resistencia mecánica de la madera;
Agua higroscópica, ocupa las paredes celulares, fijada coloidalmente a las
cadenas de celulosa a través de enlaces OH;
Agua de constitución, que forma parte de las cadenas de celulosa, solo puede
eliminarse por métodos químicos que implican profundas modificaciones de la
estructura química de la madera.
12
c) Secado de la madera
El secado depende de tres factores extrínsecos: la temperatura, la humedad
relativa y la velocidad del aire. El contenido de humedad de equilibrio varía en
función directamente proporcional con la humedad relativa e inversamente
proporcional con la temperatura. A mayor velocidad del aire, mayor capacidad de
eliminación de agua. El gradiente de secado de madera es la relación entre la
humedad contenida en la madera y la humedad de equilibrio del ambiente. Los
valores normales están entre 1,5 y 2,5 dependiendo de la madera y el espesor. En
piezas muy gruesas no se pueden usar gradientes altos ya que la diferencia entre
el centro de la pieza, que está húmedo, y la superficie, que tiene una humedad de
equilibrio de acuerdo al ambiente, es muy alta y provoca esfuerzos que dañan la
madera ó interrumpen el secado. (JUNAC, 1986).
También depende de factores intrínsecos como son la densidad de la madera,
contenido de humedad inicial, dimensiones de las piezas, especialmente el
espesor, estructura anatómica de la madera, principalmente proporción de vasos,
fibras y tejido parenquimatico y tipo de punteaduras, proporción de albura y
duramen, grano, entre otros. (LEON y ESPINOZA, 2001).
3.4 Principios del secado térmico de la madera (PEREZ DEL CASTILO y ONO, 2003):
En el proceso de secado térmico el aire calienta la madera y mediante un viento forzado
evacúa la humedad que se encuentra en ella. Es necesario conocer una serie de
características y propiedades físicas de la madera y del aire, para comprender este
proceso.
3.4.1 Principios físicos básicos
En el proceso de secado artificial de la madera hay principios físicos básicos que
rigen el proceso de secado de la madera y están relacionados con la madera (el
material a secar), la humedad, calor y aire (el medio de secado) y los controles
(que relacionan la evolución de las características físicas de la madera y medio
ambiente, durante el proceso de secado).
13
3.4.1.1 El aire húmedo
El aire húmedo está constituido de aire seco y de vapor de agua, y ha sido
formado por evaporación de agua líquida. El aire debe tener unas condiciones
particulares de humedad; temperatura, velocidad y presión, para poder realizar un
buen secado. El secado de la madera se efectúa, en la mayoría de los casos, por
intercambio de energía, por convección, entre la madera y el aire.
3.4.1.2 Temperatura seca-temperatura húmeda
La temperatura seca, es la temperatura registrada en un termómetro y en donde el
bulbo es mantenido seco. La evaporación del agua es un fenómeno que absorbe
el calor, y por lo cual provoca un enfriamiento. La temperatura húmeda es la
temperatura registrada por un termómetro, cuyo bulbo es recubierto con una gasa
inhibida de agua líquida que lo mantiene húmedo. Si el aire que pasa por esta
gasa no es saturado o húmedo, provoca la evaporación del agua de la gasa, lo
que produce un enfriamiento que hace que la temperatura húmeda sea más baja
que la temperatura seca. La temperatura húmeda se estabiliza en un valor que
corresponde al equilibrio entre el calor aportado por el aire que pasa por el bulbo
húmedo y el calor absorbido por el agua líquida sobre el bulbo para evaporarse.
Cuando el aire del ambiente es más seco, es mayor la diferencia entre la
temperatura seca y la temperatura húmeda. Cuando el aire está saturado de
humedad, no provoca evaporación al pasar por el bulbo húmedo; la temperatura
húmeda es igual a la temperatura seca.
El conjunto, constituido por un termómetro seco y un termómetro húmedo, es
llamado sicrómetro. Existen tablas que dan la humedad relativa del aire en función
de la temperatura seca, y de la diferencia entre la temperatura seca y húmeda.
Estas tablas son llamadas tablas psicométricas. Por ejemplo; si la temperatura
seca del aire es 60ºC y la temperatura húmeda de 52ºC, su humedad relativa es
de 65ºC.
14
Sicrómetro:
3.4.1.3 Calor latente de vaporización del agua
El calor latente de vaporización de agua, es la cantidad de calor que hace falta
aportar a la unidad de masa de agua líquida para transformarla en vapor. Este
calor, está en función de la temperatura; entre 0ºC y 100ºC. El calor latente de
vaporización de agua está comprendido entre 540 y 600 kcal/kg, equivalente a
0.70 y 0.63 kwh/kg. Entre 0ºC y 100ºC el calor latente de evaporación de agua es
dado en kcal/kg. Igual a 606.5-(0.69 x t); siendo “t” la temperatura en ºC.
3.4.1.4 Calor latente-calor sensible
El calor latente, es la cantidad de calor que hace falta aportar a un fluido para
hacerlo cambiar de fase (por ejemplo, la vaporización o la condensación). El calor
sensible es la cantidad de calor que hace falta aportar a un fluido para modificar
su temperatura sin cambiar de fase. El calor latente de evaporación de agua (del
orden de 550 kcal./Kg.) es muy superior al calor sensible (100 kcal). Para hacer
pasar 1kg de agua de 0ºC a 100ºC). Entre 0ºC y 100ºC el calor sensible de agua
es de 1 kcal por Kg de agua y por °C.
3.4.1.5 Calor específico del aire
Es la cantidad de calor que debe suministrarse a una cantidad de masa de aire
para aumentar su temperatura un grado centígrado. El calor específico del aire es
0.24 kcal/kg°C.
15
3.5 Métodos de Secado
Los principales métodos de secado son:
1) Secado al aire.
2) Secado artificial
3) Secado mixto: Presecado al aire libre y secado artificial
3.5.1 Proceso Productivo del Secado al Aire
Se denomina así al proceso de secado que se realiza en un medio ambiente natural;
normalmente se efectúa en áreas cubiertas para la protección solar y, expuesta al flujo del
aire natural. Es recomendable para zonas donde predomina la humedad relativa baja y la
temperatura es relativamente alta. También es recomendable para tablas de reducido
espesor o escuadría pequeña, para maderas de poros grandes y sin tendencia a las
deformaciones. Es aplicable a maderas de bajo valor comercial que no soportan altos
costos de secado.
Las tablas son apiladas horizontalmente sobre separadores que deben responder a ciertas
exigencias concernientes a; la especie, el espesor, el espaciamiento y el alineamiento. Las
pilas así constituidas son almacenadas fuera y bajo abrigo, hasta que la humedad final sea
alcanzada. Esta humedad final depende de la duración del almacenamiento, de la estación
y de las condiciones de almacenamiento. Una vigilancia periódica es útil para prevenir los
riesgos de depreciación de la madera.
3.5.2 Precauciones:
Cuando la madera es secada al aire libre debe ser protegida de la intemperie, pero
también y sobre todo de los rayos solares, a riesgo de provocar daño mecánico como
grietas, rajaduras, acebolladuras y deformaciones. Por lo que es necesario contar con un
área techada. También es importante tener en cuenta la dirección del viento dominante
para determinar la orientación de las pilas de madera y la naturaleza de la protección a
utilizar.
16
3.5.3 Procedimientos previstos:
Para acelerar el secado es necesario considerar pasadizos ventilados, arreglo de las
pilas y acondicionamiento del suelo. El secado se puede acelerar mediante la instalación
de ventiladores, esto último para incrementar el flujo de aire y mejor distribución a través
de la pila de piezas de madera a secar. Para preservar la calidad de la madera aserrada,
hay que considerar la aplicación de productos antirajaduras y dispositivos de protección
para la lluvia y rayos solares.
3.5.4 Ventajas del secado al aire:
Método que da buenos resultados de secado, sin instalaciones costosas.
Es muy suave, gracias a la alternancia del día y la noche, en el transcurso de la cual la
humedad relativa del aire retoma siempre un valor más elevado.
No utiliza ninguna fuente de energía que incremente el costo de producción.
No necesita de personal muy calificado.
3.5.5 Desventajas del secado al aire:
Esto provoca las siguientes depreciaciones: Mecánicas como las rajaduras y las
deformaciones; Biológicas por los insectos y los hongos.
No permite de llegar a la humedad de la madera, que sea compatible con la humedad
que se requiere para los usos en el interior de recintos habitables.
El equilibrio higroscópico de la madera que se puede obtener por secado natural es, por
lo general, insuficiente para muebles y madera, de uso en obra de interiores.
Este método es lento, por lo que necesita de una gran superficie de almacenamiento y
un mayor tiempo de retorno financiero.
Hay costos ligados a la adquisición, manejo y mantenimiento del patio de secado de
madera y de dispositivos de protección: a la inmovilización de capital correspondiente al
precio de la madera aserrada almacenada; necesidad de protección permanente a nivel
de piezas de secado debido a agentes biológicos y no biológicos de deterioro;
A diferencia del secado artificial este proceso no elimina insectos ni hongos.
17
3.5.6 Proceso Productivo del Secado Artificial
Referido al secado por aire caliente climatizado, donde el proceso de secado es
efectuado con temperatura, humedad controlada y ventilación forzada, con la finalidad de
reducir significativamente el tiempo de secado de la madera hasta humedades requeridas
y por general por debajo del punto de humedad de equilibrio del medio ambiente exterior.
Este tipo de secado se basa en evacuar el aire caliente saturado o casi saturado de la
cámara y reemplazarlo por aire menos húmedo a temperatura ambiente.
Se realiza en recintos cerrados, dentro de los cuales se aplican climas artificiales
progresivamente más cálidos y secos. Estos equipos toman el nombre de cámaras de
secado, que están equipados con sistemas de inyección de aire, calefacción,
humidificación, control y registro de las condiciones ambientales interiores. Un secador
industrial moderno debe presentar los siguientes elementos principales: ventiladores,
ventilas, deflectores de aire, calefactores, trampas de vapor y controles del ambiente de
la cámara y de la madera.
3.5.7 Parámetros que influencian los tiempos de secado
Humedad inicial y humedad final requerida; considerando el porcentaje de tolerancia
de la humedad final.
Condiciones de apilado; espesor de los separadores y longitud de las pilas o
paquetes.
Tipo y equipos del secador; secadores fijos, continuos, velocidad del aire,
transferencia de calor, etc.
Equipo de regulación del proceso de secado; manual, semiautomático, automático.
Equilibrado inicial de mamadera; presecado.
Conducción del secado; curva de secado seleccionado.
Observancia del operador; prudencia en la conducción de secado.
Los incidentes de secado: Corte de corriente, falla en los dispositivos de control, falla
en los equipos.
18
3.6 Equipo de secado
La descripción de secado del presente manual va a estar referido al método de secado
por aire caliente climatizado, es decir, al secado de madera en base a aire caliente y
húmedo y a flujo forzado de viento.
Los secadores son constituidos por los siguientes materiales:
Una cámara aislada térmicamente para mantenerlo estable frente a las variaciones.
del clima exterior y limitar los gastos de energía.
Ventiladores para poner el fluido secante al contacto del producto a secar.
Equipos de humidificación, para calentar el poder secante del fluido de secado.
Equipos de calor para el aporte de energía.
Equipos de extracción para la evacuación del agua bajo forma de vapor.
Equipos de control y registro; del ambiente de la cámara y de la madera.
3.6.1 Preparación de las cámaras de secado
Previo al secado de cada carga de madera, se debe verificar el buen funcionamiento
de los sistemas que la componen, generalmente son los sistemas de calefacción,
ventilación, humidificación, control y registro, además de una verificación final de la
estructura, elementos de aislamiento térmico, de prevención y seguridad.
3.6.2 Carguío de la cámara de secado
Para el carguío de la cámara de secado hay que seguir algunas de las siguientes
reglas simples para obtener buenos rendimientos:
Es deseable de secar lotes homogéneos de madera, en; especie, espesor, humedad
inicial y de ser posible, tablas del mismo tipo de corte (radial o tangencial).
19
En caso de diferentes especies, se tiene que agrupar las especies que tengan un
comportamiento similar al secado.
En caso de espesores diferentes, es necesario agruparlo en espesores vecinos; por
ejemplo de 23 mm a 27 mm, de 36 mm a 40 mm, etc.
En caso de secar diferentes especies y/o calibres y/o humedades iniciales; se debe
seguir la tabla de secado correspondiente a la de la especie más delicada de secado,
a la de mayor espesor y a la más húmeda.
En caso de mezclar especies de fácil secado, presecadas, o muy delgadas en
espesor, con especies difíciles o muy húmedas; se tiene que utilizar el secado por
más tiempo, con el riesgo adicional de que las primeras maderas se sequen más de
lo deseado; para lo cual la fase de calentamiento debe ser en un ambiente saturado
de humedad.
La mezcla de especies y humedades, deben ser en lo posible evitado, ya que sería la
fuente de incremento de riesgo a las deformaciones o colapso de la madera y a
obtener niveles bajos de calidad, con la consiguiente pérdida de dinero y credibilidad.
Camas de la pilas de madera, con separadores uniformemente distribuidos y
espaciados y a partir de los extremos de la pila.
Hay que considerar que el volumen de una cámara de secado es de 5 a 7 veces
mayor que le volumen de la madera a secar, por lo que no es recomendable
aumentar el coeficiente de llenado, bajando el espesor de los separadores de
madera, ya que impediría circular el aire a través de la pila de madera.
Se debe estar atento a no poner madera en los pasadizos que son reservados a la
circulación de aire y ventilación, ya que impide la homogeneidad y rapidez de
secado.
Los tiempos de carga y descarga, representan del 5 al 25% del tiempo de utilización
del secador. Lo que debe tomarse en cuenta especialmente en ciclos cortos de
secado, y por lo cual es necesario considerar esta operación en tiempos paralelos al
de secado. Para lo cual, se deben tener dispositivos de carga adicionales a los que
están siendo empleados en el proceso de secado.
20
Por lo anterior, hace falta decidir si se llena el secador parcialmente solo con el lote
homogéneo de madera; secar simultáneamente maderas recién cortadas con las ya
presecadas; completar el lote con especies diferentes. Estas tres soluciones
anteriores indican que la empresa no ha estimado detenidamente el tamaño óptimo
del secador. También, para la instalación del secador se tendrá en cuenta: La
proximidad del patio de aserrío y del patio de almacenamiento de madera seca, esto
para reducir los costos de mantenimiento; de la proximidad de la fuente de energía,
estos para reducir las pérdidas caloríficas en línea; avisos y dispositivos de
seguridad.
3.7 Conducción del secado
En el proceso de secado se distinguen las siguientes fases:
Elevación de temperatura.
Recalentamiento.
Secado.
Equilibrio.
Enfriado .
.
La fase del secado está constituida por las tres subfases siguientes:
Durante la primera subfase, que es generalmente corta, la superficie de la madera es
alimentada de agua líquida.
La segunda subfase comienza cuando no hay más agua en la superficie y dura en función
de la existencia de agua líquida en el centro de la madera. Solo las zonas periféricas están
en el dominio de la higroscopía.
La tercera subfase es aquella durante la cual, no hay más agua bajo forma líquida al seno
de la madera. Toda la masa de la madera está en el dominio de la higroscopia.
21
3.8 Elevación de temperatura
Con objetivo de calentar el aire al inicio del secado. Valor de humedad relativa del aire –
HRA, mantenida a un valor suficientemente elevado. La subida de temperatura en
intervalos; 5ºC a 10ºC.
3.8.1 Recalentamiento
Con objetivo de recalentamiento de la madera en toda su masa, antes de comenzar el
secado. Llegar a una temperatura igual a la del inicio de la curva de secado.
Efectuar el recalentamiento en atmósfera muy húmeda; igual o mayor a 85% de humedad,
manteniendo una relación de humedad de la madera entre 15% a 18%.
3.9 Secado
Selección de una temperatura adaptada a la especie y a la humedad de la madera
considerada (tabla de secado) y que provoca en la masa de la madera una gradiente de
humedad suficientemente importante, para que la humedad circule lo más rápidamente
posible (el agua circula de las zona húmeda a la zona seca). La gradiente de humedad
debe estar acorde a la higrometría del aire para no provocar daños en la madera.
Seleccionar permanentemente las condiciones de la HRA acorde a la medición continua de
la HRM (4 a 8 testigos de madera instalados en el interior de la pila y no en los extremos o
lados).
En lo que concierne a la fase de secado, las condiciones del intervalo de temperatura y de
higrometría del aire correspondiente a la humedad de la madera, no deberán ser
alcanzados, si no, luego de haber pasado por todos los segmentos precedentes a la
correspondiente tabla de secado.
La duración de cada segmento está en función de la especie y al espesor; pudiendo estar
comprendido entre 0.5 horas y 3 horas.
La gradiente de secado está definido por el reporte de la humedad de la madera (Medido
sobre los testigos de madera) sobre el equilibrio higroscópico de la madera; así se tiene
22
que si la humedad de la madera es 24%, el equilibrio giroscópico de la madera es 8%, la
gradiente de secado es: 24 / 8 = 3.
Para el cálculo de la gradiente de secado, cuando la humedad de la madera es mayor a
30%, se calcula con un valor igual o próximo a 30%.
3.10 Equilibrio
Referido a la homogenización higroscópico de la madera en toda su masa, necesario para
el procesamiento posterior de la misma; al final del secado, la humedad dentro de las
zonas superficiales es menor que dentro de la parte interior. Tiene por objetivo disminuir
las contracciones que existen dentro de la masa de la madera y así evitar las
deformaciones posteriores.
Para realizar el equilibrio, cuando la humedad final promedio es alcanzada, es necesario
conservar la temperatura del fin de secado y seleccionar una higrometría del aire
correspondiente a un equilibrio higroscópico de la madera, igual a la humedad final de la
madera alcanzada. Ejemplo: si la madera seca justo a 12% de humedad y si al fin del
secado la temperatura es de 70ºC y el equilibrio higroscópico de la madera es 4.5% (URA
aprox. 30%), el equilibrio deberá efectuarse a 70ºC con un equilibrio giroscópico de la
madera de 12% (humedad relativa del aire aprox. 78%).
La duración del equilibrio higroscópico, debe ser del mismo orden al de la fase de
recalentamiento.
3.11 Enfriado
A fin de evitar un choque térmico que podría provocar rajaduras en la superficie de la
madera, es necesario efectuar un enfriamiento progresivo. Para el enfriamiento, es
necesario abrir las ventilas de intercambio de aire, una puerta del secado, dejar en rotación
los ventiladores, pero con la fuente de calor apagada. El enfriamiento termina cuando la
diferencia de temperatura del aire del secador y la temperatura del aire exterior es
semejante; temperaturas comprendidas entre 20ºC a 30ºC, en todo caso acorde a la
temperatura exterior.
23
3.12 Defectos de secado
En el proceso de secado se pueden producir los siguientes defectos de secado: Colapso;
tensiones internas en el transcurso del secado; rajaduras y deformaciones y daños debidos
a un secado mal conducido; deformaciones; rajaduras superficiales; rajaduras internas;
variación de coloración; mancha azul; manchado por separadores; decoloración
3.13 Colapso
En el proceso de secado el líquido se evapora y aparece al inicio del secado y en el interior
de la madera un frente de evaporación; cuando este frente de evaporación llega a una
célula de muy pequeña sección o de una puntuación, en razón de su pequeño diámetro las
fuerzas de capilaridad son muy grandes. Estas repercuten por intermedio del agua líquida
a las paredes celulares de la madera. Si localmente las fuerzas capilares son superiores a
la resistencia mecánica de las paredes celulares, estas colapsan.
El colapso es una falla de resistencia de las paredes celulares y es reconocida por una
ondulación en las caras de la madera. Si es importante, puede conllevar a rajaduras en el
interior de la madera, pero esta no es sistemática, y solo aparece en presencia de agua
líquida, es decir cuando la madera es aún muy húmeda.
Una temperatura elevada, favorece la aparición del colapso, puesto que ella produce una
plasticidad de las paredes celulares. Por lo tanto, para limitar o impedir este defecto, es
necesario de utilizar una temperatura baja y un alto contenido de humedad, en la medida
en que esté presente el agua líquida, o sea hasta el punto de saturación de las fibras.
Cuando el colapso no está acompañado de rajaduras, se puede practicar un tratamiento
para recuperar una parte del espesor. Esta operación consiste en pasar la madera, cuando
su humedad está comprendida entre 15% a 20%, a 100ºC a pleno vapor saturado durante
un tiempo que depende del espesor de la madera. Para una madera de 25 mm., de
espesor, la duración es del orden de 2 horas.
Nota; ciertas maderas son más propicias al colapso que otras: Ejemplo; el Eucalipto y por
lo general las maderas duras.
24
3.14 Tensiones internas en el transcurso del secado
En el transcurso del secado aparecen contracciones que son la consecuencia de las
características de retractibilidad de la madera. El fenómeno de retractibilidad se produce
por debajo del punto de saturación de las fibras. Durante la primera subfase de secado,
ninguna parte de la madera es sometida a los fenómenos de contracción y por lo tanto no
aparecen las tensiones de secado. Durante la segunda subfase, las zonas periféricas son
sometidas a contracciones y no las zonas internas. La contracción no puede manifestarse
libremente, ya que las zonas internas impiden a las zonas periféricas de contraerse. Las
zonas periféricas son sometidas a tensiones de tracción y las zonas internas, por reacción,
son sometidas a tensiones de compresión; el conjunto está en equilibrio.
A partir del inicio de la tercera subfase, y hasta el fin del secado, las zonas periféricas
secadas bajo tensiones de tracción, tendrán una retracción un poco menor que las zonas
internas. Hay por lo tanto, una inversión de tensiones de secado. Las tensiones de secado
pueden ser visualizados mediante probetas cortadas en forma de tenedor o peine. Durante
la segunda subfase de secado, las láminas se abren ya que las láminas externas son más
cortas que las internas. En la tercera subfase, las láminas se sierran por que las láminas
externas son más largas que las láminas internas.
3.15 Rajaduras y deformaciones y daños debidos a un secado mal conducido
3.15.1 Deformaciones
La retracción de la madera no es idéntica en las tres dimensiones. La retracción
en la dirección tangencial es 1.5 a 2.5 veces más importante que dentro la
dirección radial. La retracción axial (longitudinal) es aproximadamente 50 veces
menor que la retracción tangencial. A medida que la humedad de la madera
disminuye, la sección de la madera aserrada se deforma.
En razón de la curva de los anillos de crecimiento, una madera cortada en cara
tangencial, donde su cara superior es mas tangencial que su cara inferior; luego
del secado su cara superior se va a contraer más que la cara inferior, por lo que la
25
pieza de madera tirará a arquearse en dirección contraria a la curvatura del anillo
de crecimiento.
En una madera aserrada de sección cuadrada, cortada de tal manera que una de
sus diagonales sea tangencial a la otra radial, tendrá su diagonal tangencial que
se contraerá luego del secado de 1.5 a 2.5 veces más que su diagonal radial; por
lo que la madera de sección cuadrada se transformará en sección romboide.
Esta anisotropía de retracción (contracción), conlleva luego del secado, a
deformaciones de la madera aserrada, que uno lo reagrupa en los cuatro tipos
siguientes: Curvatura de las caras de una tabla en el sentido de su longitud;
curvatura de las caras de una tabla en el sentido de su longitud y en uno de los
extremos de la tabla; deformación en “V” de la tabla, siguiendo su longitud;
deformación en forma de hélice de la tabla.
3.15.2 Rajaduras superficiales
En referencia a las rajaduras de superficie las rajaduras de extremo y rajaduras
por cementación Luego de la segunda fase de secado (zonas periféricas por
debajo del punto de saturación de las fibras y zonas internas por encima del punto
de saturación de las fibras), Las zonas periféricas son sometidas a las tensiones
de tracción. Si estas tensiones son superiores a la resistencia a la tracción de la
madera, aparecen rajaduras que parten de la periferia y progresan hacia el
interior. Estas rajaduras superficiales y que pueden o no desaparecer al cepillado,
por lo cual es necesario tenerlos en cuenta en la clasificación de defecto.
Las rajaduras se producen dentro de zonas de menor resistencia mecánica,
siguiendo casi siempre los radios leñosos, no obstante las rajaduras tangenciales
pueden aparecer entre la madera de secano y de lluvias (referente a los anillos de
crecimiento. Por lo tanto, las rajaduras resultan de la existencia dentro de la
madera de una gradiente de humedad muy importante, donde la utilización de
humedad relativa del aire muy baja antes de de que las zonas internas de la
maderazo hayan llegado al punto de saturación de las fibras.
26
Es posible, luego de la segunda fase de secado, que la utilización del aire muy
seco no conlleve a rajaduras superficiales, pero un desecamiento importante de
las zonas periféricas, que forma una barrera a la circulación de la humedad de las
zonas internas versus la superficie, se denomina “fenómeno de cementación”.
Luego que esto se produce, es necesario de humidificar el aire justo hasta un
estado próximo al de saturación durante dos a cuatro horas para suprimir esta
cementación.
Para evitar la aparición de las rajaduras de superficie, de extremos y el fenómeno
de cementación hace falta utilizar un aire muy húmedo antes de que las zonas
internas de madera hayan llegado al punto de saturación de las fibras.
3.15.3 Rajaduras internas
Luego de la tercera fase de secado, si las zonas internas son sometidas a las
tensiones de tracción superiores a la resistencia a la tracción de la madera, se
producen las rajaduras internas. Estas son debidas a la utilización, luego de la
segunda fase de un aire muy seco, que ha provocado un secado de las zonas
periféricas bajo tensiones de tracción importantes. El efecto, las rajaduras
internas, se producen a partir del momento en donde toda la masa de madera ha
pasado por debajo del punto de saturación de las fibras. Para evitar la aparición
de las rajaduras internas, es necesario el aire muy húmedo hasta que las zonas
internas de la madera hayan llegado al punto de saturación de las fibras. Estas
rajaduras internas no tienen ni la misma causa, ni la misma solución, que la que
se pueden producir bajo el efecto del colapso.
3.16 Variación de coloración
3.16.1 Mancha azul
Producido en la mayor parte de resinosos y de parte de especies tropicales,
generalmente las denominadas “blancas”, y es producido por una infestación de
hongos denominados “hongos cromógenos”. Estos hongos se desarrollan dentro
de la madera y en humedades a partir del punto de saturación de las fibras (30%)
27
y hasta aproximadamente 46%. Por otro lado, no se desarrollan a temperaturas
superiores a 35ºC. La temperatura óptima se sitúa entre 22ºC y 30ºC.
La infestación de los hongos, es en razón de las sustancias nutritivas que la
madera contiene y que por lo general es la albura. Para evitar la mancha azul, las
especies susceptibles deben ser protegidos mediante inmersión o nebulización,
con producto preservador para madera, inmediatamente después de haber sido
aserrado y si este no es el caso, hace falta secarlo artificialmente lo más
rápidamente posible.
Por lo anterior, conviene de utilizar desde el inicio del secado temperaturas
superiores a 35ºC y una humedad relativa del aire ligeramente inferior o igual al
80%, con el fin de hacer caer la humedad de las zonas superficiales de la madera
por debajo del 30% de humedad.
3.16.2 Manchado por separadores
Luego del secado y en ciertas ocasiones, las huellas de los separadores es
observado en una profundidad importante de las tablas; esto es debido a un
estacionamiento prolongado de la humedad de la madera en la superficie de
contacto entre el separador de apilado y la tabla. Para evitar este inconveniente,
hace falta:
Utilizar separadores secos, con humedades inferiores a 15% de humedad.
Para evitar la acumulación de humedad en los separadores, hay que utilizar
separadores con sección en forma de “H” o “X” o acanaladuras.
Utilizar separadores de madera o de otro material que no sea corrosible.
3.17.2 Decoloración
En ciertas especies, en el transcurso del secado presentan decoloraciones no
homogéneas en toda la masa de la madera y estas son debidas a la oxidación de
determinados taninos contenidos en la madera. Para limitar el riesgo de aparición
de estas manchas, conviene justo en el paso por el punto de saturación de las
fibras, de mantener una temperatura del aire baja y que sea inferior o igual a 30%
28
y una humedad relativa del aire no elevada y que sea correspondiente a un
equilibrio higroscópico de la madera inferior o igual a 16%.
Reducción de los defectos de secado
Defecto Causa Práctica recomendada
Colapso Temperatura elevada al
inicio del secado
- Bajar la temperatura al inicio del secado y aumentar la humedad del aire.
- Pasar la madera, cuando su humedad está comprendida entre 15% a 20%, a 100ºC a pleno vapor saturado durante un tiempo que depende del espesor de la madera.
Tensiones
internas
Las características de
retractibilidad de la
madera
- Secado muy lento por debajo del punto de saturación de las fibras.
Deformaciones
- Separadores de madera emplazados incorrectamente.
- Aire muy seco y equilibrio higroscópico de la madera muy reducida.
- Camas de la pilas de madera, con separadores uniformemente distribuidos y espaciados y a partir de los extremos de la pila.
- Aumentar la humedad relativa del aire. - Aumentar el equilibrio higroscópico de la
madera.
Rajaduras en
extremos
- Aire muy seco y equilibrio higroscópico de la madera muy reducida.
- Separadores de madera emplazados incorrectamente.
- Aumentar la humedad relativa del aire. - Aumentar el equilibrio higroscópico de la
madera. - Camas de la pilas de madera, con
separadores uniformemente distribuidos y espaciados y a partir de los extremos de la pila
Fenómeno de
cementación
Aire muy seco y equilibrio
higroscópico de la madera
muy reducida.
- Humidificar el aire justo hasta un estado próximo al de saturación durante dos a cuatro horas para suprimir esta cementación
Rajaduras de
superficie e
internos
Aire muy seco y equilibrio
higroscópico de la madera
muy reducida.
- Aumentar la humedad relativa del aire. - Aumentar el equilibrio higroscópico de la
madera
Mancha Azul
Temperaturas de secado
y humedades del
ambiente muy bajas.
- El aumento de temperatura de la cámara debe ser los más rápidamente posible, para situarse por encima de 35ºC.
- Bajar el equilibrio higroscópico de la madera.
- Las especies susceptibles deben ser
29
protegidos con producto preservador de madera.
Decoloración
Temperaturas muy
elevadas al inicio del
proceso de secado
- Bajar la temperatura al inicio del proceso de secado.
Calidad de secado
Calidad e la madera por:
grano muy inclinado,
deformaciones, rajaduras,
nudos, hongos, médula, etc.
Selección de calidad de la madera a ser secado
Apilado cuidadoso.
Separadores de madera: Con espesor uniforme.
- Con espaciamiento uniforme. - De alineamiento estricto. - De especies duras y de color neutro. - Con humedades hasta el 12%
Madera aserrada
homogénea.
- Tablas del mismo espesor o muy similares. - Misma especie. - En lo posible, misma humedad inicial. - En lo posible tablas del mismo tipo de corte. - Menor inclinación del grano.
Carguío cuidadoso de la
cámara de secado.
- Llenado homogéneo de las pilas de madera, evitando espacios abiertos que facilitaría el paso del aire evitando el paso por las pilas de madera.
- Tapar espacios vacíos para forzar al aire a pasar solo por las pilas de madera.
Capacitación apropiada del
operador.
- Conocimientos de los principios de base del secado. - Conocimiento del proceso productivo. - Conocimiento del equipo de secado. - Conocimiento y reacción ante los avisos y
dispositivos de seguridad. - Previsión de imprevistos y accidentes
Programa de secado. Selección de una tabla de secado adecuada.
Seguimiento diario del ciclo
de secado.
- Registro de los datos de secado. - Conducción, control y vigilancia.
Dimensionamiento
apropiado de equipos
- Potencia calorífica. - Velocidad del aire. - Aspersión de humedad. - Dispositivos de homogenización del clima interior. - Dispositivos de control
30
Bienestar del personal
- Horario de trabajo. - Jornales justos. - Servicios varios. - Vacaciones. - Salud.
31
IV. METODOLOGÍA APLICADA
4.1 Lugar De Ejecución
El estudio para la determinación del comportamiento al secado artificial de la madera de
diez especies forestales de bosques secundarios y primarios remanentes se efectuó en la
planta de la empresa Industrial Acosta EIRL ubicada en la Av. Centenario km 4.800, distrito
de Yarinacocha, provincia de Coronel Portillo, departamento de Ucayali; y el laboratorio de
propiedades físicas de la madera de la Universidad Nacional de Ucayali, ubicada en el Km 6
de la carretera Federico Basadre margen izquierdo, distrito de Manantay, provincia de
Coronel Portillo, departamento de Ucayali.
Especies estudiadas:
Nombre científico por identificación botánica Nombre común
Apeiba membranacea Aubl Maquizapa ñagcha
Apuleia leiocarpa (Vogel) J.F. Macbr. Ana capi
Brosimun utile (Kunth) Oken Panguana
Croton matourensis Aubl Auca atadijo
Jacaranda copaia (Aubl.) D. Don Huamanzamana
Matisia cordata Bonpl Sapote
Septotheca tessmannii Ulbr Utucuro
Schizolobium parahyba (Vell:) S.F.Blake Pashaco blanco
Simarouba amara Aubl. Marupa
Terminalia oblonga (Ruiz &Pav) Steud. Yacushapana amarilla
Fuente. Informe de identificación dendrologica. IVITA. UNMSM Elaboración. Propia
32
4.2 Método De Investigación
Para la determinación del comportamiento al secado artificial de la madera de Apeiba
membranácea (Maquizapa ñagcha) Apuleia leiocarpa (Anacaspi), Brosimun utile
(Panguana), Croton matourensis (Aucatadijo), Jacaranda copaia (Huamanzamana),
Matisia cordata (Sapote), Septotheca tessmannii (Utucuro), Schizolobium parahyba
(Pashaco blanco), Simauroba amara (Marupa), Terminalia oblonga (Yacushapana amarilla)
se utilizó el método de la experimentación, se aplica el método analítico-deductivo, que
consiste en iniciar la investigación a través del experimento científico, obteniendo
información cuantitativa y cualitativa, procesada, analizada e interpretada según las
normas técnicas de referencia.
4.3 Población Y Muestra
La población la constituye el volumen de madera de Apeiba membranácea (Maqui zapa
ñagcha) Apuleia leiocarpa (Anacaspi), Brosimun utile (Panguana), Croton matourensis
(Aucatadijo), Jacaranda copaia (Huamanzamana), Matisia cordata (Sapote), Septotheca
tessmannii (Utucuro), Schizolobium parahyba (Pashaco), Simauroba amara (Marupa),
Terminalia oblonga (Yacushapana amarilla) de las zonas de prospección como se indica
en el cuadro No 1. El tamaño de la muestra la constituye 300 pt por especie.
4.4 Identificación Dendrológica
La identificación dendrológica se efectuó en el Herbario Regional del Instituto de
Investigación en Enfermedades Tropicales y de Altura – IVITA. Universidad Nacional
Mayor de San Marcos.
4.5 Instrumentos De Recolección De Datos
4.5.1. Material experimental
Tablas de 25 y 50 mm de espesor, anchos variables y 120 mm de longitud
4.5.2 Materiales de campo
Libreta de campo
Cinta métrica
Motosierra
Machetes
33
Lápices
4.5.3 Materiales de laboratorio
Lupa 10x
Lápices de cera
Cuchilla
Desecadores de laboratorio
Formularios
4.5.4 Maquinaria para la preparación de probetas
Sierra de cinta
Sierra radial
Sierra circular
Garlopa
Cepilladora
4.5.5. Equipos de laboratorio
Estufa eléctrica con termostato regulable
Balanza 0,01 g de precisión
Micrómetro digital
Micrómetro simple
Detector de humedad
4.6 Métodos y Procedimientos
4.6.1 Metodología
4.6.1.1 Preparación de las probetas de ensayo de madera de diez especies
Las trozas fueron trasladadas a la carpintería de la UNU y aserradas con
sierra de cinta a espesor de 2,5 (1”) y 5 cm (2”), como se muestra en la
tabla adjunta. se habilitaron en sierra de disco a probetas de anchos
34
variables y 4 pies de longitud. Se rotularon con marcador indeleble según
código establecido para el control de humedad inicial.
Tabla 1. Espesor según densidad básica y aptitud de uso
Nombre científico por identificación botánica Nombre común
Espesor de tablas (cm)
Apeiba membranaceaAubl Maquizapa 2.5
Apuleia leiocarpa (Vogel) J.F. Macbr. Ana capi 2, 5 y 5,0
Brosimun utile (Kunth) Oken Panguana 2, 5 y 5,0
Croton matourensis Aubl Auca atadijo 2.5
Jacaranda copaia (Aubl.) D. Don Huamanzamana 2.5
Matisia cordata Bonpl Sapote 2.5
Septotheca tessmannii Ulbr Utucuro 2, 5 y 5,0
Schizolobium parahyba (Vell:) S.F.Blake Pashaco blanco 2.5
Simarouba amara Aubl. Marupa 2.5
Terminalia oblonga (Ruiz &Pav) Steud. Yacushapana amarilla 2, 5 y 5,0
4.6.1. 2 Determinación del contenido de humedad de las probetas
La determinación del contenido de humedad se hizo por dos métodos: con los
sensores del secador, ocho en total, para determinar la variación horaria del
contenido de humedad, y por el método de peso seco constante en estufa según
NTP 251.010, para determinar el contenido de humedad total en las piezas de
control. Adicionalmente se utilizó el detector de humedad para determinar la
distribución de la humedad en la sección transversal y a lo largo de las piezas de
control. La determinación de la magnitud de las deformaciones se hizo por
medición utilizando un calibrador milimétrico. Los defectos – grietas, rajaduras y
colapso – se determinaron por inspección visual y las magnitudes se determinaron
utilizando un escalímetro graduado en milímetros según las especificaciones de la
Regla Peruana de Clasificación de Madera Aserrada.
35
4.6.1.3 Ensayos de secado
Se realizaron en dos secadores industriales con capacidad de 24 m3 (10,000
pt), provistos de un caldero para la producción de vapor a sobrepresión a partir de
la combustión de residuos de madera. Las tablas de ensayo se instalaron
directamente en las cámaras mediante apilado horizontal, práctica común en la
empresa debido a falta de espacio para accionamiento mecánico de las pilas. Se
ensayaron dos tipos de programas: uno fuerte para la madera de Apeiba
membranácea (Maquizapa ñagcha), Brosimun utile (Panguana), Croton
matourensis (Aucatadijo), Jacaranda copaia (Huamanzamana), Matisia cordata
(Sapote), Septotheca tessmannii (Utucuro), Schizolobium parahyba (Pashaco
blanco), Simauroba amara (Marupa); el otro suave para la madera de Apuleia
leiocarpa (Anacaspi) y Terminalia oblonga (Ruiz &Pav) Steud. (Yacushapana
amarilla).
Las temperaturas de bulbo seco y bulbo húmedo, así como la temperatura de la
madera fueron monitoreadas por termocuplas y leídas periódicamente por un
sistema de adquisición de datos en computadora. La velocidad del aire fue de 3
m/s y el cambio de giro de los ventiladores fue cada 6 horas. La conducción del
secado fue llevada a cabo, en base a la evolución del contenido de humedad de 8
muestras testigo y el monitoreo de las condiciones ambientales descrito
anteriormente.
Programa CH (%) T (ºC) TH (ºC) CHE (%)
Fuerte
+ 50 50 50 -
50 44 40 14
40-30 48 42 12
30-25 52 44 10
25-18 60 50 9
18 60 60 -
20-15 66 54 8
15-8 70 54 6
8 70 70 -
36
Suave
+ 50 44 44 -
40-30 44 40 14
30-25 48 42 12
25-18 52 44 10
18 52 52 -
20-15 60 50 9
15-8 66 54 8
8 66 66 -
4.6.1.4 Evaluación de la calidad de secado
La evaluación de la calidad de secado se realizó aplicando dos estándares. La
norma chilena oficial 993 of 72, para evaluar los alabeos y las estandarizaciones
europeas (Welling, 1994), para evaluar homogeneidad de la humedad, gradientes
de humedad, tensiones de secado, grietas y colapso. El contenido de humedad
se evaluó mediante el método gravimétrico, al igual que el gradiente de humedad
al final del secado. Las tensiones de secado fueron determinadas por la flecha
máxima obtenida en probetas tipo filete. Se evaluó la reducción en espesor
necesaria para eliminar el colapso por medio de cepillado. Este procedimiento
establece que a lo menos el 90 % de piezas que conforman la carga de secado
deben ajustarse dentro de los intervalos y limites correspondientes para la calidad
asignada, en caso contrario se clasificara el proceso con una calidad inferior
(Welling,1994).
37
V. PRESENTACIÓN DE DATOS
Cuadro 1. Valores promedio del contenido de humedad determinados por el método gravimétrico según la NTP 251.010. 2004
Nombre científico Nombre común
Contenido de humedad promedio en %
Inicial Final
Apeiba membranacea Aubl Maquizapa ñagcha 120.21 10.24
Apuleia leiocarpa (Vogel) J.F. Macbr. Ana capi 42.53 12.44
Brosimun utile (Kunth) Oken Panguana 89.76 10.39
Croton matourensis Aubl Auca atadijo 64.32 10.46
Jacaranda copaia (Aubl.) D. Don Huamanzamana 85.82 11.66
Matisia cordata Bonpl Sapote 102.27 12.49
Septotheca tessmannii Ulbr Utucuro 87.88 12.61
Schizolobium parahyba (Vell:) S.F.Blake Pashaco blanco 83.18 10.77
Simarouba amara Aubl. Marupa 72.72 12.67
Terminalia oblonga (Ruiz &Pav) Steud. Yacushapana amarilla 51.6 12.34
38
VI. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE DATOS Y RESULTADOS
6.1 Comportamiento de la madera al secado artificial
a) Apeiba membranacea Aubl. ( Maquizapa ñagcha)
Buen comportamiento al secado aplicando un programa fuerte caracterizado por
temperatura del bulbo seco relativamente alta y temperatura del bulbo húmedo
relativamente baja; su bajo índice de contracción volumétrica y buen apilado
horizontal cuidando la perpendicularidad de los separadores determina nula
tendencia a las deformaciones; la estructura anatómica basada en una abundante
presencia de tejido parenquimatico con paredes celulares delgadas y lumen amplio y
poros amplios determina una alta tasa de eliminación de agua libre e higroscópica sin
tendencia a la formación de grietas y rajaduras. No hay presencia de mancha azul,
pese a la presencia de tejido parenquimatico en abundancia, con alto contenido de
almidón.
b) Apuleia leiocarpa (Vogel) J.F. Macbr. (Ana capi)
Buen comportamiento al secado artificial aplicando un programa suave caracterizado
por temperatura del bulbo seco relativamente baja y depresiones pequeñas; no hay
tensiones de secado; el índice de contracción volumétrica es medio y la relación T/R
es de 1,6, lo que explica la presencia de deformaciones leves, básicamente
arqueadura, en menor proporción abarquillado, que pueden ser eliminadas por
medios mecánicos, especialmente porque no hay tensiones de secado. No hay
presencia de mancha azul debido a alto contenido de celulosa y bajo contenido de
tejido parenquimatico.
c) Brosimun utile (Kunth) Oken (Panguana)
Buen comportamiento al secado aplicando un programa fuerte caracterizado por
temperatura del bulbo seco relativamente alta y temperatura del bulbo húmedo
relativamente baja; su bajo índice de contracción volumétrica y buen apilado
horizontal cuidando la perpendicularidad de los separadores determina nula
tendencia a las deformaciones. No hay presencia de mancha azul debido a alto
contenido de celulosa y bajo contenido de tejido parenquimatico.
39
d) Croton matourensis (Aubl) 8Aucatadijo)
Buen comportamiento al secado aplicando un programa fuerte caracterizado por
temperatura del bulbo seco relativamente alta y temperatura del bulbo húmedo
relativamente baja; su bajo índice de contracción volumétrica y buen apilado
horizontal cuidando la perpendicularidad de los separadores determina leve
tendencia a las deformaciones.
e) Jacaranda copaia (Aubl.) D. Don (Huamanzamana)
Buen comportamiento al secado aplicando un programa fuerte caracterizado por
temperatura del bulbo seco relativamente alta y temperatura del bulbo húmedo
relativamente baja; su bajo índice de contracción volumétrica y buen apilado
horizontal cuidando la perpendicularidad de los separadores determina leve
tendencia a las deformaciones.
f) Matisia cordata Bonpl (Sapote)
Buen comportamiento al secado aplicando un programa fuerte caracterizado por
temperatura del bulbo seco relativamente alta y temperatura del bulbo húmedo
relativamente baja; su bajo índice de contracción volumétrica y buen apilado
horizontal cuidando la perpendicularidad de los separadores determina leve
tendencia a las deformaciones. Tendencia a la presencia de mancha azul, es
necesario el tratamiento preventivo antimancha de madera rolliza y aserrada; las
tablas aserradas deben ser apiladas inmediatamente después del tratamiento
antimancha utilizando separadores de ½” o más, para favorecer el secado al aire
libre y la disminución del riesgo de hongos xilófagos que a menudo no son
controlados con el tratamiento antimancha sino con el secado artificial diferido por el
secado natural.
g) Septotheca tessmannii Ulbr (Utucuro)
Buen comportamiento al secado aplicando un programa fuerte caracterizado por
temperatura del bulbo seco relativamente alta y temperatura del bulbo húmedo
relativamente baja; su bajo índice de contracción volumétrica y buen apilado
horizontal cuidando la perpendicularidad de los separadores determina leve
tendencia a las deformaciones.
40
h) Schizolobium parahyba (Vell:) S.F. Blake (Pashaco blanco)
Buen comportamiento al secado aplicando un programa fuerte caracterizado por
temperatura del bulbo seco relativamente alta y temperatura del bulbo húmedo
relativamente baja; su bajo índice de contracción volumétrica y buen apilado
horizontal cuidando la perpendicularidad de los separadores determina leve
tendencia a las deformaciones. Tendencia a la presencia de mancha azul, es
necesario el tratamiento preventivo antimancha de madera rolliza y aserrada; las
tablas aserradas deben ser apiladas inmediatamente después del tratamiento
antimancha utilizando separadores de ½” o más, para favorecer el secado al aire
libre y la disminución del riesgo de hongos xilófagos que a menudo no son
controlados con el tratamiento antimancha sino con el secado artificial diferido por el
secado natural.
i) Simarouba amara Aubl. (Marupa)
Buen comportamiento al secado aplicando un programa fuerte caracterizado por
temperatura del bulbo seco relativamente alta y temperatura del bulbo húmedo
relativamente baja; su bajo índice de contracción volumétrica y buen apilado
horizontal cuidando la perpendicularidad de los separadores determina leve
tendencia a las deformaciones. Tendencia a la presencia de mancha azul, es
necesario el tratamiento preventivo antimancha de madera rolliza y aserrada; las
tablas aserradas deben ser apiladas inmediatamente después del tratamiento
antimancha utilizando separadores de ½” o más, para favorecer el secado al aire
libre y la disminución del riesgo de hongos xilófagos que a menudo no son
controlados con el tratamiento antimancha sino con el secado artificial diferido por el
secado natural.
j) Terminalia oblonga (Ruiz &Pav) Steud. (Yacushapana amarilla)
Buen comportamiento al secado artificial aplicando un programa suave caracterizado
por temperatura del bulbo seco relativamente baja y depresiones pequeñas; no hay
tensiones de secado; el índice de contracción volumétrica es medio y la relación T/R
es de 1,6, lo que explica la presencia de deformaciones leves que pueden ser
eliminadas por medios mecánicos, especialmente porque no hay tensiones de
41
secado. No hay presencia de mancha azul debido a alto contenido de celulosa y bajo
contenido de tejido parenquimatoso.
42
VII. CONCLUSIONES
El presente estudio proprociona información validada sobre el comportamiento de las maderas
de estudio al secado artificial y estrategias para reducir defectos y deformaciones de secado a
fin que puedan competir con maderas comerciales en los mercados nacionales y de exportación.
Las maderas estudiadas pueden ser secadas utilizando programas suaves: Apuleia leiocarpa
(Anacaspi) y Terminalia oblonga (Ruiz &Pav) Steud. (Yacushapana amarilla) y programas
fuertes; Apeiba membranácea (Maquizapa ñagcha), Brosimun utile (Panguana), Croton
matourensis (Aucatadijo), Jacaranda copaia (Huamanzamana), Matisia cordata (Sapote),
Septotheca tessmannii (Utucuro), Schizolobium parahyba (Pashaco blanco), Simauroba amara
(Marupa) para programas suaves.
Los programas estudiados permiten obtener tablas sin defectos o defectos leves que pueden ser
eliminados por procesamiento mecanico.
VIII. RECOMENDACIONES
Es recomendable estudiar procesos de secado mixto iniciando con secado aire libre y
continuando con secado artificial a fin de reducir costos de secado que son gravitantes para la
producción de manufacturas de madera para el mercado nacional, en que se puede colocar
tablas de madera de menor calidad y lograr.
Introducir el concepto de madera seca como requisito para muchos usos.
Es indispensable concientizar a los productores en la necesidad de aplicar tratamientos
preventivos antimancha e insecticida como estrategia para obtener tablas de calidad,
preservando desde la madera rolliza hasta la madera aserrada.
No es recomendable ajustar los programas de secado a nivel industrial sin efectuar ensayos a
nivel piloto para asegurar las condiciones de secado más severas a fin de acelerar las
condiciones de secado de maderas de alta densidad y estructura anatómica con predominancia
de fibras grandes con paredes gruesas y/o poros finos.
43
IX. REPERCUSIONES EN LA PRÁCTICA
El secado artificial permite eliminar agentes de deterioro biológico como son las esporas de
hongos xilófagos y huevos de insectos colonizadores como son los lictidos y termes.
El secado artificial disminuye el peso de las tablas de madera lo que constituye una estrategia
para introducir maderas de baja densidad a mercados ubicados a gran distancia como son los
mercados nacionales y de exportación.
La madera seca debe ser almacenada en ambiente estéril libre de residuos orgánicos, a fin de
evitar la infestación de lictidos y ser portadora de esporas de hongos xilófagos.
44
X. BIBLIOGRAFIA
ANANIAS R. VENEGAS R. s.f. Secado industrial del pino radiata. IN: Maderas, Ciencia
y tecnología. Vol. 7(3):11-19.
AROSTEGUI, A. A 1982. Recopilación y análisis de estudios tecnológicos de maderas
peruanas. Lima – Perú. PNUD / FA0 /PER/81/002. 57p
FONDO DE PROMOCION A LAS EXPORTACIONES NO TRADICIONALES. 1985.
Regla peruana de clasificación para madera tropical aserrada. Lima. 52 p.
INSTITUTO FORESTAL DEL CHILE. 1999. Secado artificial de madera aserrada en la
región del Bío Bío, Informe técnico N° 145. INFOR. Concepción.
JUNTA DEL ACUERDO DE CARTAGENA. 1988. Manual del grupo andino para el
secado de maderas. 1era edición. Proyecto subregional de Promoción Industrial de la
madera para construcción (PRID-MADERA). 429 p.
KOLLMAN, 1959. Tecnología de la Madera y sus aplicaciones Tomo I – Traducción de la
2da Edición. Ministerio de Agricultura – Instituto Forestal de Investigaciones. Experiencias
y Servicios de la Madera. Madrid.- 647 p.
LEON W. ESPINOZA N. 2001. Anatomía de la madera. Universidad de los Andes.
Mérida. 397 pp.
JUNAC. Manual del grupo andino para el secado de la madera. Proyecto Sub regional
de promoción industrial de la madera para la construcción.
JUNTA DEL ACUERDO DE CARTAGENA. (1981). Descripción general y anatómica de
105 maderas del grupo andino. Proyectos andinos de desarrollo tecnológico en el área
de los recursos forestales tropicales. PADT-REFORT-JUNAC. Cali. 442 p.
NORMA TÉCNICA NACIONAL 251.001. Madera. Terminología. ITINTEC. Lima. 12 p.
1989.
NORMA TÉCNICA NACIONAL 251.010. Maderas. Método para la determinación del
contenido de humedad. Lima. 3 p 2004.
45
NOVOA L. 2006 Análisis de costos de secado artificial. Informe técnico final.
PRODUCE. Lima. 98 p.
PEREZ DEL CASTILLO A. ONO A. 2003. Diferentes etapas de secado. Notas técnicas.
Sector productos forestales. Nota técnica No 3. 7 pp. LATU. Notas técnicas htm.
RIOS A. 2006. Costo preliminar de secado artificial de la madera de Calycophyllum
spruceanum (capirona) con espesores de ½” y ¾” en el CITE Madera – Pucallpa.
Informe de prácticas pre profesional. UNU.FCF. Pucallpa. 16 p.
SYBILLE A. RODRIGUEZ M. 1996. Manual de identificación de especies forestales de
la subregión andina. Proyecto PD 150/91 Rev. 1(1). Lima. 489 p.
SOTO, T. 1982. Apuntes de propiedades físicas de la madera. UNAP. Iquitos. 41 p.
TOULLIER R. 2006. Flujo del proceso de tratamiento térmico para piezas y embalajes de
madera con fines fitosanitarios en la empresa Maderas Peruanas SAC. Practica pre
profesional. UNU. FCF/DAIF. Pucallpa. 19 pp.
TOLEDO E. 2002. Mercado y desarrollo de la industria forestal con especies de maderas
no tradicionales. CIID. Lima. 23 p.
46
XI. ANEXOS
Inauguración del Horno de Secado
Secado de madera