MANUAL DE BUENAS PRACTICAS DE MANUFACTURA PARA EL SECADO Y LA PRESERVACIÓN DE MADERA ASERRADA I. MARCO DE REFERENCIA 1. INTRODUCCIÓN Dentro de las acciones que realiza el Ministerio de Comercio Exterior y Turismo (MINCETUR), a través de la Dirección Nacional de Desarrollo de Comercio Exterior (DNC) se encuentran las medidas para la reactivación de las exportaciones nacionales, consideradas dentro del Plan Estratégico Nacional Exportador 2003-2013 (PENX) que viene siendo trabajado en estrecha coordinación con los sectores productivos del país y cuyas Bases Estratégicas fueron presentadas en Marzo 2003. Contando para su ejecución con el apoyo financiero del Banco Interamericano de Desarrollo (BID). Los documentos resultantes de esta consultoría permitirán orientar la elaboración de los futuros Proyectos de Normalización del Sector Forestal Maderable a ser desarrolladas por otras consultorías. 2. OBJETO DE LA CONSULTORÍA Promover la oferta exportable de la madera tropical peruana a través de la adopción e implementación de normas técnicas por los productores nacionales para que la exportación de la madera aserrada sea de una calidad alta y homogénea. Para lograrlo se definen los siguientes objetivos específicos: - Formular proyecto de norma técnica para el secado natural y artificial de madera aserrada. - Formular proyecto de norma técnica para preservar madera por inmersión utilizando sales hidrosolubles o con productos óleos solubles. - Formular proyecto de norma técnica para preservar madera por vacío y presión. - Preparar un manual de buenas prácticas de manufactura para el secado al natural y artificial de la madera aserrada. - Preparar un manual de buenas prácticas de manufactura para la preservación por inmersión con sales hidrosolubles y con productos óleo solubles. - Preparar un manual de buenas practicas de manufactura para la preservación de madera por vacío y presión. - Desarrollar, establecer y realizar talleres de sensibilización y de capacitación en Pucallpa, Iquitos, Puerto Maldonado y Satipo, con el fin de validar las normas y los manuales elaborados. - Establecer un Plan de Difusión y Capacitación de las normas. - Establecer procedimientos y consideraciones técnicas para acceder al sello voluntario de certificación de productos forestales, que acredite la correcta utilización de las normas y determinar la entidad responsable de su otorgamiento y monitoreo. 3. EXPECTATIVAS DEL PROGRAMA BID MINCETUR Las expectativas que el programa tiene sobre la presente consultoría son las siguientes: - La consolidación e incremento de la oferta exportable de productos maderables de primera y segunda transformación, así como productos terminados provenientes de nuestros bosques tropicales - Resolver algunos cuellos de botella o puntos críticos referentes al secado y preservación de madera que afectan significativamente la eficiencia técnica y económica de las cadenas de valor de la madera. - Contribución, a través del PENX, a superar en forma ordenada algunas de las limitaciones básicas que encuentra el exportador.
4. PRODUCTOS A OBTENER DE LA CONSULTORÍA La consultoría tendrá como resultados los siguientes productos. Producto I; Producto II; Producto III; Producto IV; Producto V; Producto VI; Proyecto de normas técnicas de secado de madera aserrada. - Secado natural; 01 Norma - Secado artificial; 01 Norma - Métodos de ensayos para control; 02 Normas Proyecto de normas técnicas para preservación de madera aserrada. - Preservación por inmersión con sales hidrosolubles; 01 Norma - Preservación con productos óleo solubles; 01 Norma - Preservación por vacío y presión; 01 Norma - Métodos de ensayo para control; 03 Normas Manual de buenas practicas de manufactura para el secado natural y artificial, de madera aserrada; acorde a los estándares expresados en las normas. Manual de buenas practicas de manufactura para la preservación de madera aserrada, acorde a los estándares expresados en las normas. Informe de realización de talleres de capacitación para la sensibilización y validación de los proyectos de normas técnicas en; Pucallpa, Iquitos, Puerto Maldonado, Satipo y Tarapoto. Plan de capacitación y difusión de los proyectos de normas técnicas. Producto VII; Documento con procedimientos y consideraciones técnicas, para acceder al sello voluntario de certificación de productos forestales. 5. MISIÓN DE LA CONSULTORÍA Consideraciones: El desarrollo sostenible implica, entre otros, el de emprender actividades tendientes a producir productos maderables competitivos, en primera y segunda transformación. Mediante la aplicación de apropiadas tecnologías, es posible producir productos competitivos, en base a especies provenientes de nuestros bosques y orientados a los mercados nacionales y de exportación. Es fundamental la aplicación de la tecnología de secado y de preservación, tanto para incorporar nuevas especies como, para la elaboración de productos con valor agregado en primera y segunda transformación. Para conseguir el objetivo de un buen secado y preservación de madera aserrada, existen una diversidad de técnicas a aplicar. Pero en el proceso productivo, es indudable que hay una serie de vacíos que son necesarios de resolver mediante la aplicación de procedimientos adecuados de producción. Procedimientos adecuados, que van desde la clasificación de la madera húmeda hasta el despacho de las mismas a los mercados, previo proceso de secado y/o de preservación. El objetivo del sello voluntario de certificación de productos forestales, es el de permitir a los consumidores de identificar claramente el origen de un producto, garantizando su calidad y el buen manejo que ha tenido en el proceso de producción. El sello voluntario de certificación de productos forestales, es visto como una herramienta de comercialización que ayudaría a alcanzar y/o mejorar el acceso a los modernos y exigentes mercados nacionales y del exterior, especialmente el europeo y norteamericano.
Lo que se espera de la consultoría: Que los manuales de buenas prácticas de manufactura, de secado y preservación, tiendan a señalar los procedimientos a seguir para una mayor eficiencia técnica y económica, en la aplicación del proceso productivo. Manuales de buenas prácticas de manufactura, que hacen referencia a proyectos de normas técnicas, con la finalidad de obtener productos estandarizados, que faciliten la fabricación y colocación de productos maderables. Se considera las normas técnicas y manuales de buenas prácticas de manufactura, para elaborar los respectivos documentos con procedimientos y consideraciones técnicas, para acceder al sello voluntario de certificación de productos forestales. El documento con procedimientos y consideraciones técnicas, será basado en el desempeño de estándares específicos, que necesitan ser cumplidos en el proceso de producción. Se presentará una propuesta de documento con procedimientos y consideraciones técnicas, para acceder al sello voluntario de certificación de productos forestales. Se elaborará una propuesta para el reconocimiento de la competencia técnica de certificación de productos de los organismos de certificación, acorde los criterios establecidos en la guía peruana GP-ISO/IEC 65: 2003 requisitos generales para los organismos que operan sistemas de certificación de productos y en el reglamento general de acreditación. Es necesario indicar, que los resultados de la consultoría son las bases para continuar acciones de: Difusión y capacitación de los procesos productivos, acorde a las consideraciones técnicas, normalización y el desempeño de estándares específicos. Difusión y capacitación referente a los procedimientos apropiados de producción. Propuesta al Sistema Nacional de Normalización para la aprobación de los proyectos de normas técnicas, antes de su aprobación final por INDECOPI. Presentar la propuesta para el reconocimiento de la competencia técnica de los organismos de certificación de productos ante la Secretaría Técnica de la Comisión de Reglamentos Técnicos y Comerciales del INDECOPI. Estudios de tecnología intermedia apropiada de secado y preservación, orientado a medianos y pequeños productores.
II. MANUAL DE BUENAS PRACTICAS DE MANUFACTURA PARA EL SECADO NATURAL ( 1 ) Y ARTIFICIAL, DE MADERA ASERRADA 1. PRODUCTOS RELACIONADOS 1) Producto I; Proyecto de normas técnicas de secado de madera aserrada. Secado natural; 01 Norma Secado artificial; 01 Norma Métodos de ensayos para control; 02 Normas 2) Producto VI; Plan de capacitación y difusión de los proyectos de normas técnicas. 3) Producto VII; Documento con procedimientos y consideraciones técnicas, para acceder al sello voluntario de certificación de productos forestales. 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. - La sección radial es determinado por la dirección radial y la dirección axial. Dirección axial o eje central Sección transversal Dirección radial Dirección tangencial Sección radial Sección tangencial 1 Término de secado natural remplazado por secado al aire libre.
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 pierda 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. b. El secado de madera verde 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 mas secas, y así, justo hasta el estado de equilibrio de la madera con la atmósfera. El agua circula: - Rápidamente en la dirección axial. - Menos rápido en la dirección radial. - Lentamente en la dirección tangencial de la madera. Por lo que es recomendable de; separa los lotes de piezas de madera aserradas en corte radial de las de corte tangencial, ya que las de corte tangencial se secarán mucho mas rápido. c. La repartición del agua dentro de la madera debe llegar a ser regular en toda la masa. Si las partes externas están mas secas que la internas, esta gradiente crea tensiones que producen rajaduras y deformaciones luego de la operación de secado. 4. MÉTODOS DE SECADO Los principales métodos de secado son: 1) Secado al aire. 2) (Presecado). 3) Secado por aire caliente climatizado. 4) Secado a alta temperatura. 5) Secado por bomba de calor. 6) Secado al vacío. 7) Secado por alta frecuencia.
5. PROCESO PRODUCTIVO DEL SECADO AL AIRE 5.1. Generalidades 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. Conducción: 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. Precauciones: Cuando la madera es secada al aire libre, esta debe ser protegida de la intemperie, pero también y sobre todo de los rayos solares, a riesgo de provocar una degradación tales como las rajaduras y deformaciones. De una manera general; las latifoliadas presentan rajaduras y las coníferas la mancha azul. Por lo que el secado en un cobertizo o hangar abierto es una solución muy satisfactoria. 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. Procedimientos previstos: Para acelerar el secado es necesario considerar; pasadizos ventilados, arreglo de las pilas y acondicionamiento del suelo. Proceso que 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. 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. 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, bajo el clima de Lima, varía entre el 13% y el 16%. El secado natural es por consiguiente 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 un costo ligado a; La adquisición, manejo y mantenimiento del patio de secado de madera y de dispositivos de protección. La inmovilización de capital correspondiente al precio de la madera aserrada almacenada. Necesidad de protección permanente a nivel de piezas de secado; hongos, rajaduras. Proceso que no destruye ni los insectos ni los hongos.
5.2. Patio de secado al aire Referido al patio de estiba para el secado al aire de la madera 5.3. Características del terreno Las condiciones requeridas para un patio de secado óptimo son los siguientes: - Suelo preferentemente mineral o con recubrimiento mineral; los terrenos húmedos, así sean bien drenados y próximos a ríos o fuentes de agua, favorecen el desarrollo de hongos. - Emplazamiento próximo al centro de transformación (aserradero), con diseño de caminos de acceso suficientes a la capacidad y facilidad de movilización de los volúmenes de secado. - Caminos principales, de 5 a 6 metros de ancho, enripiados o de cemento, perpendiculares a los vientos dominantes, para corta fuego y circulación. - Caminos secundarios, de 0.5 a 1.5 metros de ancho, para permitir la circulación del aire entre las pilas de madera. - Localización sistemática de puntos de agua. - Se debe efectuar una adecuada limpieza del patio, lo cual implica que no exista vegetación ni madera u otra materia orgánica en descomposición que pueda ser agente de infestación o de infección de organismos de deterioro de la madera a secar. 5.4. Apilado de madera Para un correcto apilado horizontal de la madera, se debe de tener en cuenta los siguientes elementos principales: Bases o cimientos Listones separadores Tiros y chimeneas Elementos de protección de las pilas Cubiertas o techos Protectores Laterales Ancho de las pilas Altura Orientación de las pilas 5.5. Tipos de apilado de la madera Apilado vertical:
Apilado Horizontal: Apilado en caballete:
Apilado en triángulo: Apilado en cruz
5.6. Duración del secado al aire El tiempo de secado al aire de una madera depende de las variaciones climáticas del lugar y del contenido de humedad inicial de la madera. Debe establecerse un tiempo de secado que permita que las maderas apiladas tengan un contenido de humedad similar al contenido de humedad de equilibrio de la zona en la que se está efectuando el secado. Generalmente se presentan variaciones importantes en la duración del secado al aire. Para secar al 20% de humedad, tablas de 27 mm de espesor, hace falta en promedio de al menos 10 meses para maderas de difícil secado (eucalipto) y de 2 meses para el pino radiata. La duración del secado al aire para maderas duras y mayores a 54 a 75 mm de espesor, es del orden de 2 a 3 años. En el Perú, tenemos una variedad de climas y estaciones, que van desde los húmedos tropicales (selva), a los secos temperados (sierra), a los secos húmedos (costa). Estación Pucallpa Huanuco Lima Temp. ºC HR % HE % Temp. ºC HR % HE % Temp. ºC HR % HE % Seca 30 75 14 20 60 10.3 25 70 12 Lluviosa 25 80 16 18 70 13 18 80 16 Nota: Temp.; Temperatura del ambiente de estacionamiento de la madera. HR; Humedad relativa del ambiente de estacionamiento de la madera. HE; Humedad de equilibrio de la madera. La duración del secado al aire es variable y depende de: La naturaleza de la madera. Espesor de la madera. El tipo de corte de la madera; radial o tangencial. La humedad circula fácilmente en sentido de los radios que en el sentido tangencial, por consiguiente; las piezas de madera aserradas en sentido tangencial secarán mas rápidamente que las aserradas en sentido radial. El clima del sitio de secado; por ejemplo; para tablas de 25 cm. de espesor, de menos de 0.45 de peso específico, en clima tropical húmedo, y para llegar a un promedio de 20% de humedad, se requerirán de 50 a 60 días. Para la misma pieza de madera, en clima seco y templado solo se requerirán un promedio de 30 días. 5.7. Costos El factor tiempo es el elemento predominante en el cálculo de costos del secado al aire libre. Condiciona los costos variables que son muy superiores al costo fijo. Para los cálculos de costos y tiempos de entrega, es necesario que cada productor ajuste los cálculos en función al periodo de apilado, especie y para una zona determinada; ver cuadro siguiente: Número de días de secado Zona: Especie: Periodo: Espesores Humedad; 30% Humedad; 25% Humedad; 20% Humedad; 15% 27 mm. 34 mm. 41 mm. 54 mm.
Según los periodos de apilado, los tiempos de secado pueden variar de manera importante, recomendándose ejecutarse en periodos secos; de mayo a octubre. Generalmente el secado para especies denominadas duras, el periodo de secado es de 1.5 a 2 veces mas que las denominadas suaves. En el caso de coníferas, que generalmente se escurren relativamente fácil, para tablas de 27 mm de espesor, la duración del secado desde un contenido de humedad inicial del orden de 80% a 90%, a 15% a 18% se requiere de 45 a 60 días; esto, en época de secano, de mayo a octubre. 5.8. Dificultades de secado al aire Si bien es cierto que este sistema de secado presenta grandes ventajas, también presenta dificultades, entre las cuales se pueden señalar los siguientes: Depende de las variaciones climáticas del lugar. Requiere de un periodo prolongado de tiempo Se necesita de una superficie importante en patios. Puesto que la madera es propensa al ataque de hongos e insectos, pueden ocasionarse grandes pérdidas de no tomarse las debidas precauciones. En el mejor de los casos, el secado al aire permite llevar la madera solo hasta el contenido de humedad de equilibrio del ambiente donde se está ejecutando el secado.
6. PROCESO PRODUCTIVO DEL SECADO POR AIRE CALIENTE CLIMATIZADO (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. 6.1. 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. 6.2. 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. 6.3. 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.
6.4. 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). 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 mas delicada de secado, a la de mayor espesor y a la mas 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 mas tiempo, con el riesgo adicional de que las primeras maderas se sequen mas 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. Por lo anterior, hace falta decidir de; Llenar 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, conducen a una utilización mediocre del secador, y muestran, cuanto es necesario, desde el inicio, de determinar 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. 6.5. 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 mas 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 mas agua bajo forma líquida al seno de la madera. Toda la masa de la madera está en el dominio de la higroscopia. 6.5.1. 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. 6.5.2. 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%. - Duración del recalentamiento será acorde a: Latifoliadas al estado verde: 2 horas por cm. de espesor. Resinosos al estado verde: 1.5 horas por cm. de espesor. Latifoliadas por debajo del punto de saturación de las fibras (presecadas): 2.5 a 3 horas por cm. de espesor. Resinosos por debajo del punto de saturación de las fibras (presecadas): 2 a 2.5 horas por cm. de espesor. 6.5.3. 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 mas 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 giroscópico de la madera; así se tiene 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%. 6.5.4. 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. 6.5.5. 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 son semejantes; temperaturas comprendidas entre 20ºC a 30ºC, en todo caso acorde a la temperatura exterior. 6.6. Tablas de secado Las tablas de secado aconsejados, son utilizables para todos los procedimientos de secado y para todos los espesores de cada especie. Las tablas de secado deben ser considerados como datos de referencia y a partir de las cuales el responsable técnico del secador, construirá sus propias tablas, esto en función de su experiencia y del material que dispone. Ejemplo de utilización de la tabla: El operador debe regular la temperatura de secado al equilibrio higroscópico de la madera en función de la humedad de la madera, luego seleccionará por la madera al estado verde una temperatura seca de 50ºC y un equilibrio higroscópico de la madera de 17%. Cuando la humedad de los testigos de la madera (instalados al interior de la cámara y en las tablas) llegue a 35 %, se seleccionará 50ºC y 15%, y así en secuencia. Cuando la humedad de los testigos de madera lleguen a 15% de humedad, se seleccionará una temperatura seca de 70ºC y 5% de equilibrio higroscópico de la madera, y así se dejará seguir el secado hasta que los testigos hayan llegado a la humedad deseable de la madera. Humedad de la madera (%) Verde 35 32 30 25 20 15 Temperaturas Seca (ºC) 50 50 55 60 65 70 70 Húmeda (ºC) 47 46 50 53 55.5 57 50 TABLA (Nº) Humedad relativa del aire (%) 85 80 75 70 62 52 35 Equilibrio higroscópico de la madera (%) 17 15 13 11 9 7 5 Gradiente de secado (G) - - - 2.7 2.8 2.9 3
6.7. 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 6.7.1. Colapso En el proceso de secado el líquido se evapora y aparece al inicio del secado y en al 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 aun 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 mas propicias al colapso que otras: Ejemplo; el Eucalipto y por lo general las maderas duras. 6.7.2. 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 mas cortas que las internas. En la tercera subfase, las láminas se sierran por que las láminas externas son mas largas que las láminas internas. 6.7.3. Rajaduras y deformaciones y daños debidos a un secado mal conducido 6.7.3.1. 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 mas 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 ( 2 ), donde su cara superior es mas tangencial que su cara inferior; luego del secado su cara superior se va a contraer mas que la cara inferior, por lo que la 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 mas que su diagonal radial; por lo que la madera de sección cuadrada se transformará en sección romboide. 2 Referido, sobre todo, a las primeras tablas de madera aserrada.
Esta anisotropía de retracción (contracción), conlleva luego del secado, a deformaciones de la madera aserrada, que uno lo reagrupa en los 4 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 ( 3 ). Deformación en forma de hélice de la tabla. 6.7.3.2. Rajaduras superficiales En referencia a las rajaduras de superficie ( 4 ), las rajaduras de extremo ( 5 ) y rajaduras por cementación ( 6 ); 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. 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. 6.7.3.3. 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. 3 Los extremos de la V, está dirigido hacia el exterior del tronco que le dio origen y la punta de la V dirigida hacia el corazón del tronco. Este cambio de forma no es debido a una mala conducción del secado, sino, a las características anatómicas de la madera. 4 Rajaduras en las caras de la tabla, que no van de una cara a la otra. 5 Rajaduras en los extremos de la tabla, que no van de un lado al otro lado opuesto. 6 Desecamiento superficial de la tabla muy importante, provocado por una fuerte gradiente de humedad, que impide la circulación de la humedad hacia la superficie. La cimentación provoca la aparición de tensiones dentro de la madera que pueden persistir luego del secado y manifestado en deformaciones o rajaduras en el habilitado de la madera.
Estas rajaduras internas no tienen ni la misma causa, ni la misma solución, que la que se pueden producir bajo el efecto del colapso ( 7 ). 6.7.4. Variación de coloración 6.7.4.1. 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%) 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 preservante de madera, inmediatamente después de haber sido aserrado y si este nos es el caso, hace falta secarlo artificialmente lo mas 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. 6.7.4.2. 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. 6.7.4.3. 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% y una humedad relativa del aire no elevada y que sea correspondiente a un equilibrio higroscópico de la madera inferior o igual a 16%. 7 Provocado por tensiones capilares importantes, producido cuando aun existe agua líquida en la madera y dentro de las zonas por debajo del punto de saturación de las fibras. El colapso, no conlleva forzosamente a rajaduras al interior de la madera y es caracterizado por una ondulación en las caras de la madera.
6.8. 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 Tensiones internas en el transcurso del secado Deformaciones Rajaduras en extremos Las características de retractibilidad de la madera - Separadores de madera emplazados incorrectamente. - Aire muy seco y equilibrio higroscópico de la madera muy reducida. - Aire muy seco y equilibrio higroscópico de la madera muy reducida. - Separadores de madera emplazados incorrectamente. del espesor de la madera. - Secado muy lento por debajo del punto de saturación de las fibras. - 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. - Ver párrafo 6.4. - 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. - Ver párrafo 6.7.3. Fenómeno de cementación Rajaduras de superficie e internos Mancha Azul Decoloración Aire muy seco y equilibrio higroscópico de la madera muy reducida. Aire muy seco y equilibrio higroscópico de la madera muy reducida. Temperaturas de secado y humedades del ambiente muy bajas. Temperaturas muy elevadas al inicio del proceso de secado - Humidificar el aire justo hasta un estado próximo al de saturación durante dos a cuatro horas para suprimir esta cementación - Aumentar la humedad relativa del aire. - Aumentar el equilibrio higroscópico de la madera. - Ver párrafo 6.7.3. - El aumento de temperatura de la cámara debe ser los mas rápidamente posible, para situarse por encima de 35ºC. - Bajar el equilibrio higroscópico de la madera. - Las especies susceptibles deben ser protegidos con producto preservante de madera. - Ver párrafo 6.7.4.1. - Bajar la temperatura al inicio del proceso de secado.
6.9. Calidad de secado Calidad mediocre de la madera por; grano muy inclinado, deformaciones, rajaduras, nudos, hongos, médula, etc. Apilado cuidadoso. Madera aserrada homogénea. Carguío cuidadoso de la cámara de secado. Capacitación apropiada del operador. Programa de secado. Seguimiento diario del ciclo de secado. Dimensionamiento apropiado de equipos Bienestar del personal Selección de calidad de la madera a ser secada; Separadores de madera: - Con espesor uniforme. - Con espaciamiento uniforme. - De alineamiento estricto. - De especies duras y de color neutro. - Con humedades hasta el 12% - 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. - 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. - 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 Selección de una tabla de secado adecuada. - Registro de los datos de se secado. - Conducción, control y vigilancia. - Potencia calorífica. - Velocidad del aire. - Aspersión de humedad. - Dispositivos de homogenización del clima interior. - Dispositivos de control - Horario de trabajo. - Jornales justos. - Servicios varios. - Vacaciones. - Salud.
6.10. Costos de secado *****************************