Como se mencionó al inicio de este capítulo el secado de la madera se apoya en esencia en dos procesos físicos: en el movimiento del agua de interior de la madera hacia la superficie y en la cesión o desprendimiento de agua de la madera circundada por aire.
La evaporación del agua de la superficie de la madera, depende fundamentalmente de la cantidad humedad, la temperatura y movimiento del aire y del tamaño de la superficie a secar.
Es muy importante mencionar que debe de existir un equilibrio entre la humedad de la madera y la humedad relativa del aire. La madera cede humedad al aire de su entorno o la toma de éste hasta que se alcanza el equilibrio entre ambos, es decir hasta que entre, la madera y el aire no existe diferencia de humedad [11].
La madera secada al aire es apropiada para obras expuestas al aire libre, tales como: ventanas, contraventanas y puertas exteriores. La madera para hacer muebles y para construcciones interiores tiene que estar más seca. A una temperatura ambiente media de 20°C, la humedad del aire en locales con calefacción con estufa es del 55% y en los que tienen calefacción central del 45%. El equilibrio de humedad se alcanza pues en locales interiores con maderas que tienen de un 8% a 10% de humedad [13].
Así pues la madera sólo se seca mientras el aire que la circunda pueda absorber humedad o vapor de agua, para ello se debe vigilar que el aire tenga que tener el contenido de humedad cercano al deseado para absorber la mayor cantidad de agua.
En el secado natural de la madera esto se hace mediante el movimiento natural del aire y en la desecación artificial con ventiladores. Cuanto mayor es la circulación de aire, más seco sea éste, más finas las piezas y mayor su superficie, más deprisa transcurre el secado [13]. Esto se ve en los siguientes puntos.
2.2.1 SECADO NATURAL AL AIRE
Por secado natural de madera, también llamado secado al aire libre, se entiende el que se realiza previamente al aire libre sin aparatos y luego bajo techado aprovechando el clima natural. Para lograr un apropiado secado, tiene que estar adecuadamente emplazado el secadero y correctamente planificado el basamento de la pila. El material a secar tiene que estar bien apilado o amontonado y debe ser transportado a su debido tiempo para el posterior secado bajo techo.
El secadero de madera de sierra debe estar en un lugar plano y dispuesto de tal modo que la pila quede en su sentido longitudinal, transversalmente a la dirección Este-Oeste del viento principal. Debe ser de tamaño suficiente para que toda pila de madera pueda removerse o acarrear sin dificultad. Cada clase de madera debe tener una pila determinada, por lo cual las clases de madera que secan lentamente, o sea que permanecen más tiempo en el lugar se apilan aparte. El lugar debe estar exento de tierra vegetal y cubierto de arena gruesa, grava o adoquinado para evitar la absorción de la humedad de la tierra hacia la madera. (Figura 2.1) Con frecuencia el suelo del secadero también es de hormigón. Los desperdicios de madera y los trozos podridos hay que alejarlos por el posible ataque de hongos.
Este tipo de proceso pude llegar a durar de 5 a 7 meses, para llegar a una humedad del 30% y depende de la clase de madera y por supuesto de su espesor.
Figura 2.1 Pila de madera en caja con tejadillo [8]
2.2.2 SECADO ARTIFICIAL DE LA MADERA
El secado en cámaras u hornos ofrece grandes ventajas, como son el reducir el tiempo de secado a unos pocos días e incluso horas y determinar exactamente el grado de humedad de la madera, con lo cual se mejora su calidad y hay menos desperdicio; además, puede hacerse que sea esencialmente menor el secadero [11].
El secado artificial de la madera tiene lugar en instalaciones, que por lo general son cámaras completamente metálicas, de acero o de aluminio, con paredes y techos con protección calorífica (lana mineral) por su bajo coeficiente de transmisión térmica. Por ello al secado artificial de la madera se le llama secado en secadero.
Los secaderos, que varían en tamaño y forma, llevan instalaciones o equipos con ayuda de los cuales gradúan o regulan la humedad, temperatura y circulación del aire de tal modo que el clima resulte óptimo para el secado de la madera.
Estos equipos industriales son en esencia: instalación de calefacción, tubería de aspersión, motor con ventilador axial o centrífugo, válvulas de entrada de aire del exterior y salida, cubierta intermedia con arco desviador, aparatos de medida y control para la regulación y vigilancia del proceso de secado .
Con ayuda del dispositivo de aspersión se puede rociar la cámara con vapor de agua y con la de calefacción calentar su aire. Ambos equipos permiten alcanzar la humedad relativa del aire necesaria en cada caso para el proceso de secado. Mediante el ventilador de aspas, el cual se encuentra en la cámara, se genera una corriente de aire que circula a través de la pila de madera. Con los equipos de entrada y salida de aire puede expulsarse la humedad donde el aire se encuentra saturado de vapor de agua y para hacer entrar a aire fresco no saturado .
Durante el proceso de secado se condensa agua preferentemente en las paredes del secadero, que se desagua a través de una abertura especial.
El secado depende de la clase de madera, del espesor de la misma, de la humedad inicial y de la humedad final que se desee. Son varias las maderas que se secan a temperaturas inferiores a los 100° C y otras por encima de esa temperatura. Las maderas duras son más difíciles de secar y precisan más tiempo que las blandas. La madera con un contenido inicial de humedad elevado han de estar más tiempo en el secadero en comparación con la que tiene un secado previo [8].
El secado perfecto, solamente se alcanza siguiendo un plan determinado mediante tablas. Los secaderos modernos trabajan de modo semiautomático o del todo automático, que simplifica el proceso y con el que se consiguen resultados seguros.
Según el plan de secado la madera pasa por cinco fases: el calentamiento del aire del secadero, el calentamiento de la madera que se encuentra en el secadero, el proceso de desecación apropiado mediante la aplicación de aire de entrada caliente y aspersión
Figura 2.2 Instalación del secado en cámara [8]
2.2.3 CLASES DE SECADO
Según sea la elevación de la temperatura de secado se distingue entre secado a temperatura normal, a temperatura baja y a temperatura alta, así también se clasifican según la tecnología o el proceso que utilicen [9].
2.2.3.1 SECADO A TEMPERATURA NORMAL
El secado a temperatura normal es con mucho el más corriente en secadero. La madera de sierra a secar se coloca en el secadero con una temperatura de 45° C a 90° C y se seca con intensa circulación de aire hasta la humedad final deseada. Se secan por lo general todas las clases de madera con distintos espesores y a los valores corrientes de secado final .
2.2.3.2 SECADO A BAJA TEMPERATURA
En el secado a baja temperatura se lleva la madera sólo a una humedad final alrededor del 20%. Es apropiada únicamente como secado previo. Para ello pueden seguirse dos sistemas: en el primero, la temperatura del secadero, unos 30°C a 35°C, permanece constante hasta que la madera llega al 20% de humedad aproximadamente; en el segundo, la temperatura del secadero se regula de modo que corresponda a la humedad cambiante de la madera hasta alcanzar la posible final del 20% .
En ambos sistemas se produce el secado final a continuación en un secadero de secado normal.
2.2.3.3 SECADO A ALTA TEMPERATURA
En el secado a alta temperatura se somete a la madera desecada a grandes exigencias. Donde las temperaturas en el secadero varían entre 80° C y 130° C .
Actualmente hay dos técnicas efectivas de secado. Una es la de aire caliente a elevada temperatura, para rebasar el límite de los 100°C, donde se sopla en la cámara aire caliente sin la adición de aspersión de vapor, con lo cual se logra un secado muy rápido, sobre todo en la madera fina de coníferas.
La otra técnica es la de vapor caliente a elevada temperatura, donde se utiliza vapor de agua puro, que lleva a un secado mejor cualitativamente. Estos procesos son
2.2.3.4 SECADO POR ALTA FRECUENCIA
La madera conduce mal la electricidad, y cuando se encuentra situada en el campo de una corriente alterna de alta frecuencia, se calienta provocando el secado, además todas las moléculas se encuentran sometidas al campo de alta frecuencia, el calor producido es el mismo en las capas externas que en el interior, siendo uniforme el secado, suprimiéndose las tensiones internas y, por lo tanto, las posibles roturas. Pero, el coste es elevado, con lo que queda reducido su uso a tableros contrachapados y piezas muy finas .
2.2.3.5 SECADO POR RAYOS INFRARROJOS
Secado por rayos infrarrojos es también de precio elevado: Se funda en la penetración de las radiaciones infrarrojas en el interior de la madera y calentando las particulas de agua hasta que se evaporan, lográndose un secado uniforme .
2.2.3.6 SECADO QUÍMICO
Este tipo de secado se basa en que las soluciones acuosas de algunos compuestos químicos tienen una tensión de vapor menor que la del agua pura. Con escasa frecuencia se utiliza sal común y mayormente se emplea urea. Al tratar con estas soluciones la capa externa de la madera, la tensión de vapor contenida en una capa de la madera disminuye, lo cual produce una diferencia de tensión de vapor entre la superficie y el interior de la pieza, que será el motor que hace salir al agua, manteniendo la humedad en la superficie y evitando un secado prematuro y las consiguientes grietas.