DIVISIÓN DE CIENCIAS FORESTALES
Tesis
EVALUACIÓN DE LA PÉRDIDA DE CALIDAD DE LA
MADERA EN EL SECADO CONVENCIONAL DE ENCINOS
Que como requisito parcial para obtener el título de:
INGENIERO FORESTAL INDUSTRIAL
Presenta:
IDALIA ZARAGOZA HERNÁNDEZ
DIVISIÓN DE CIENCIAS FORESTALES
TESIS
EVALUACIÓN DE LA PÉRDIDA DE CALIDAD DE LA
MADERA EN EL SECADO CONVENCIONAL DE ENCINOS
Que como requisito parcial para obtener el título de: INGENIERO FORESTAL INDUSTRIAL
Presenta:
IDALIA ZARAGOZA HERNÁNDEZ
Co-dirección de la Dra. Martha Elena Fuentes López y el M.C. Juan Quintanar Olguín, y la asesoría del Dr. Rogelio Flores Velázquez, el M.C. Juan Carlos Tamarit Urias y el Ing. Gonzalo de J. Novelo González. Ha sido revisada y aprobada por el siguiente Comité Revisor y Jurado Examinador, para obtener el título de Ingeniero Forestal Industrial.
PRESIDENTE ____________________________________ Dra. Martha Elena Fuentes López
SECRETARIO ____________________________________ M.C. Juan Quintanar Olguín
VOCAL ____________________________________ Dr. Rogelio Flores Velázquez
SUPLENTE ____________________________________ M.C. Juan Carlos Tamarit Urias
SUPLENTE ____________________________________ Ing. Gonzalo de Jesús Novelo González
A la Universidad Autónoma Chapingo por todo lo que me ofreció durante mis 5 años de estancia dentro de ella y a la División de Ciencias Forestales en la cual obtuve los conocimientos que me permiten vivir este presente.
Al Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias
(INIFAP), Campo Experimental San Martinito, que me facilitó la realización de este
trabajo de tesis profesional.
Al Fondo Sectorial CONAFOR-CONACyT por el apoyo económico otorgado.
A la Dra. Martha Elena Fuentes López por su acertada dirección en el presente trabajo y por sus sabios consejos que favorecieron mi desarrollo profesional y personal.
Al Dr. Rogelio Flores Velázquez, al M.C. Juan Quintanar Olguín y al M.C. Juan
Carlos Tamarit Urias por la oportunidad de trabajar en el presente proyecto de
investigación, así como el apoyo y conocimientos brindados en los momentos adecuados.
en toda la fase de campo.
A todos los integrantes de la carrera de Ingeniero Forestal Industrial generación 2000-2007 y 2002-2007 que contribuyeron directa o indirectamente en mi desarrollo profesional y personal.
A la Unidad de Aprovechamiento Forestal San Mateo Capulalpam del estado de Oaxaca, por permitirme realizar el presente estudio en las instalaciones de su industria forestal.
A todas las personas que de una u otra forma contribuyeron en la culminación de mi trayectoria académica.
A mis amigos y compañeros que en las buenas y en las malas siempre han estado conmigo.
A Ti, por brindarme siempre tu apoyo incondicional. Por estar conmigo en los momentos más difíciles que he vivido. Te agradezco mucho la confianza y el cariño que me has dado. Gracias por ser además mi compañero y amigo.
A mis padres:
Herminia y Felipe por darme la vida y brindarme su confianza y apoyo
en todo momento.
A mis hermanos:
Esmeralda, Edgar, Jordán, Israel, Cristal y Ramsés por ser el
motivo para seguir siempre adelante.
A mis abuelos:
María del Carmen † y Agustín, por todo su cariño y cuidado en las
primeras etapas de mi vida.
A todos mis seres queridos, amigos y compañeros que han estado conmigo en los momentos agradables y los difíciles.
ÍNDICE GENERAL………..v
ÍNDICE DE CUADROS……….vii
ÍNDICE DE FIGURAS………ix
RESUMEN………...xi
SUMMARY………..xii
NO SE ENCONTRARON ELEMENTOS DE TABLA DE CONTENIDO.
ÍNDICE DE CUADROS
CUADRO PÁGINA
ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA PÁGINA
NO SE ENCONTRARON ELEMENTOS DE TABLA DE CONTENIDO.
capacidad de 14 000 pies tabla, propiedad de la Comunidad de Capulalpam de Méndez,
Ixtlán de Juárez Oaxaca. Se utilizó un volumen de madera aserrada de 7,942 pies tabla
de Quercus laurina, Q. rugosa, Q. scytophylla y Q. crassifolia de ¾ de pulgada de
espesor más refuerzo, de anchos variables en cuatro, seis y ocho pulgadas por ocho
pies de longitud. Se evaluó la calidad de la madera aplicando la Norma NMX-C-18-1986
y el criterio de clasificación por aspecto visual del clasificador del aserradero,
considerando la intensidad de los defectos desarrollados en el proceso. Los resultados
mostraron que los defectos de secado más intensos que disminuyeron la calidad de la
madera seca fueron las grietas y la encorvadura. La madera se desclasificó en un grado
en la mayoría de las tablas pasando de la calidad clase (51.8 %) y tercera (48.2 %) a la
calidad tercera (38.8 %) y cuarta (29.9 %) respectivamente, sólo un 31.3 % mantuvo su
calidad. Los defectos de colapso y apanalamiento no se presentaron. En relación con el
tiempo de secado, el proceso tuvo una de duración de 456 horas a partir del 40 % de
contenido de humedad inicial hasta el 12 % de contenido de humedad final. Se realizó
un análisis comparativo del valor económico de la madera verde y estufada para
determinar si agregarle valor a la madera de encino con el secado, representa una
actividad rentable para la Comunidad. El ensayo mostró que existe una utilidad
importante cuando la madera se comercializa en mill-run o clasificada con una relación
Beneficio-Costo de 3.05 y de 3.1, respectivamente.
Palabras clave: Curvas de secado, tiempo de secado, evaluación de defectos, evaluación económica.
Capulalpam of Mendez, Ixtlán of Juárez, Oaxaca. Used a volume of sawnwood 7,942 board feet of Quercus laurina, Q. rugosa, Q. scytophylla and Q. crassifolia of the region, of ¾ more reinforcement, changeable widths, of four, six and eight inches by eight feet of length. The quality of the wood was evaluated applying the Norm NMX-C-18-1986 and the criterion of classification for visual aspect of classifier sawmill, considering the intensity of defects developed in the process. The results showed that the defects drying more intense that decremented the quality of dry wood were the checks and the spring. The wood was disqualified one degree in the majority of the boards passed from the quality class (51.8 %) and third (48.2 %) to the quality third (38.8 %) and fourth (29.9) respectively, just 31.3 % kept its quality. The defects of collapse and honeycomb not appeared. About of drying time, the approximate time process was 456 hours from 40 % of initial moisture content until 12 % of moisture content. Was realized a comparative analysis of economic value of the green wood and drying wood for determine if to add value to the wood of oak with drying, represents an profitable activity for Community. The investigation showed that exist an important utility when the wood is commercialized in mill-run or classified, with a relation Benefit-Cost of 3.05 and of 3.1, respectively.
1. INTRODUCCIÓN
En México la superficie que ocupan los bosques y selvas es de más de 56 millones de hectáreas. Dentro del tipo de vegetación boscosa, se encuentran las especies de encino (Quercus sp.) que a nivel nacional son el segundo grupo maderable por su abundancia y distribución (Rzendowsky, 1983). De acuerdo con el Inventario Nacional Forestal (1994) las existencias maderables del grupo de latifoliadas dentro del cual se incluye a los encinos, es de 261.833 millones de m3 rollo, que corresponde a 14.3 % de las existencias maderables de México (SEMARNAT, 2005). La producción forestal maderable en el año 2004 fue de 6,718,508 m3r, el 72.4 % se destinó a aserrío (4.9 millones de m3r), el 10.6 % a productos celulósicos (711 mil m3r) y el restante 17.0 % (1.1 millones de m3r) a tableros, postes, pilotes y morillos y combustibles (SEMARNAT, 2004).
Los principales géneros aprovechadas durante el mismo año fueron: el pino con 5.1 millones de m3r (76.1 %) y el encino 0.6 millones de m3r (9.3 %), los otros grupos de especies en conjunto acumularon un volumen equivalente al 14.7 %. De la producción forestal nacional maderable, las coníferas contribuyeron con el 76.7 %, los encinos y otras latifoliadas con el 13.6 % y las tropicales con el 5.7 %. No obstante su importancia en cuanto a existencias maderables, los volúmenes que se aprovechan son muy reducidos, observándose que no hay proporcionalidad entre sus existencias maderables y su aprovechamiento (SEMARNAT, 2004).
Actualmente, en los bosques naturales prevalece una estructura taxonómica de encino-pino y áreas localizadas de masas puras de encino con fustes rectos y diámetros superiores a los árboles de pino, que son aprovechados para usos de poco valor como leña o carbón en el mejor de los casos; o simplemente son cortados sin extraerlos del bosque, porque su transformación es más costosa y difícil que el costo que les representa desecharlos.
Una de las limitaciones para incrementar el aprovechamiento industrial de los encinos sigue siendo el secado de la madera aserrada. Su comportamiento se condiciona a la estructura anatómica tan compleja que poseen, como la abundancia de vasos grandes, los contenidos celulares, taninos y cristales, la alta proporción de radios leñosos y sus propiedades físicas como alta densidad y alta anisotropía, que favorecen la presencia de defectos como: rajaduras, grietas, deformaciones y colapso (Sandoval et al. 2004).
Debido a estas características y propiedades, no resulta fácil secar la madera del género Quercus con la calidad deseable. Adicionalmente, la mayoría de los bosques se encuentran bajo el régimen de ejidos y propiedad comunal, quienes tienen el recurso pero no la tecnología ni el conocimiento necesario para utilizar e industrializar la madera de encino de forma continua y sostenible, en forma de productos con mayor valor agregado.
El secado de la madera es un eslabón fundamental en la cadena productiva de la industria forestal maderable. Se sabe que entre las funciones principales del árbol está el transporte de líquidos y nutrientes que le permiten su desarrollo. Por lo tanto, una pieza de madera recién aserrada presenta altos contenidos de humedad que es necesario eliminar para ponerla en condiciones de uso.
Cuando el proceso de secado no se realiza adecuadamente, la calidad de la madera puede verse afectada, incrementando la posibilidad de presentar severos defectos que pudieran dejarla inservible para usos con mayor valor agregado. Actualmente con el fin de facilitar las operaciones de trabajabilidad e incrementar la calidad de productos terminados, las industrias de trasformación demandan que la madera esté bien secada lo que implica que el contenido de humedad sea uniforme.
Eliminar la humedad de la madera de encino no es una tarea fácil, requiere condiciones especiales y un cuidadoso control de la temperatura y humedad durante todo el proceso. Las temperaturas que se aplican se encuentran en un rango de 45 °C a 90 °C, por ello el tiempo de secado se triplica o cuadruplica en comparación con el pino. El calor necesario y el suministro de vapor vivo se generan con una caldera que puede utilizar como combustible gas, diesel, petróleo o residuos de madera. Sin embargo cualquiera de ellos tiene un precio que eleva el costo de la madera estufada comparativamente con el secado al aire libre.
Un problema recurrente es la disminución de la calidad de la madera. En el afán de encontrar la combinación ideal de los factores secantes de temperatura y humedad relativa, se han realizado diversos experimentos con diferentes métodos de secado, destacando el secado en estufa convencional y al aire libre (Zavala et al. 1998). Sin embargo, la producción nacional maderable de encino ha permanecido estática, lo que indica que los estudios realizados no han sido suficientes, para lograr la incorporación del género a la industria nacional.
El secado de la madera presenta muchas ventajas en diferentes etapas, con la pérdida de humedad se favorece su manipulación y transporte. De igual forma se obtiene mayor estabilidad dimensional; se mejoran sus propiedades calóricas y reduce la conductividad eléctrica; se adapta mejor para recibir adhesivos, pinturas y sustancias de impregnación; se incrementa su resistencia mecánica, excepto su resistencia al impacto (Zavala, 1991).
En el municipio de Capulalpam de Méndez, Oaxaca se tiene el interés de aprovechar e incrementar poco a poco el volumen de encino en su pequeña industria. Como un primer intento se desarrolló una prueba de secado en estufa de madera de encino aplicando un programa de secado suave, propuesto por el INIFAP, con el propósito de encontrar la combinación deseada de los factores secantes que les permita obtener utilidades con la comercialización de productos de mayor elaboración.
Por esto, es indispensable realizar investigaciones que contribuyan al conocimiento tecnológico y promuevan el aprovechamiento de esta madera para utilizarla en la elaboración de productos diversos, de consumo doméstico o industrial como muebles, pisos, lambrín, tarimas, entre otros.
El presente trabajo se realizó dentro del proyecto de investigación “Desarrollo tecnológico para la optimización de los procesos de secado de madera de encino del estado de Oaxaca ejecutado por el INIFAP y financiado por el Fondo Sectorial CONAFOR-CONACyT enfocado a la evaluación de la pérdida de calidad de la madera en el secado convencional de encinos”.
2. OBJETIVOS
2.1. OBJETIVO GENERAL
Evaluar la calidad del secado convencional de la madera de encinos de Capulalpam de Méndez, Ixtlán de Juárez, Oaxaca en función de los defectos de secado.
2.2. OBJETIVOS PARTICULARES
Evaluar la pérdida de calidad de la madera de encinos secada en estufa convencional.
Obtener la curva del proceso de secado convencional de la madera de encino.
Realizar un análisis comparativo del valor económico de la madera de encino antes y después del secado.
3. ANTECEDENTES
3.1. SECADO DE LA MADERA
Rasmussen (1961) afirma que las maderas que poseen rayos grandes, densidad alta y textura gruesa, como los encinos, requieren cuidados especiales durante la fase primaria del secado, con el fin de minimizar las rajaduras en la superficie y en los extremos. Los factores más importantes que deben considerarse en el secado son: la humedad relativa, el gradiente de humedad de la madera y la temperatura. Para el secado en estufa, se recomienda utilizar humedades relativas altas tanto en la etapa inicial como en la etapa final; para eliminar el defecto del colapso, se recomienda utilizar el reacondicionamiento posterior con vapor saturado, con lo que además se mejora la calidad de las tablas.
Zamudio (1986) menciona que el secado en estufa es el proceso más rápido que puede proporcionar el menor contenido de humedad a la madera, esto permite colocar con mayor rapidez el producto final en el mercado para el lugar donde tendrá su uso final, con el ahorro consiguiente en capital de trabajo, además de las ventajas inherentes al secado de la madera.
JUNAC (1989) menciona que de acuerdo a las características de la madera de encino, es conveniente optar por el secado artificial, mediante el cual podemos controlar las condiciones de la cámara de secado, reducir el tiempo y disminuir los
defectos que pudieran presentarse. Dentro de los tipos del secado artificial, se encuentra el secado convencional que se desarrolla en cámaras cerradas y dentro de ésta se establecen climas artificiales progresivamente más cálidos y secos. Cada clima o etapa de secado se mantiene durante un determinado lapso de acuerdo a un programa predeterminado experimentalmente, según el tipo y las dimensiones de la madera.
Zavala (1991) señala que el secado es una forma de mejorar las propiedades tecnológicas de la madera, lo cual se refleja en una mayor resistencia a esfuerzos mecánicos y a la conductividad eléctrica y térmica, que adicionalmente se mejoran las características adherentes con pegamentos y el ensamblado con clavos y tornillos. A su vez, se reducen las probabilidades de ataque de hongos e insectos y se mejoran las características de acabado haciéndola más estable dimensionalmente y con una superficie más adecuada a los barnices y/o pinturas.
Fuentes y Silva (1992) indican que es necesario considerar otros factores para secar madera, como los tipos de secadores, el apilado y los separadores, la velocidad del movimiento del aire, la humedad de equilibrio de la madera, el gradiente de secado y las etapas que integran el proceso.
Fuentes et al. (1996) indican que la madera de latifoliadas presenta una amplia gama de propiedades y factores que caracterizan y definen su comportamiento durante su secado, que en general presentan mayor grado de dificultad que las
coníferas para ser secadas, sobre todo las especies clasificadas como duras y semiduras.
Según Ordóñez et al. (1998) el aprovechamiento industrial de la madera de encino en México es muy reducido, entre otras razones porque la madera es muy difícil de aserrar y en el proceso de secado de la misma, se producen defectos como rajaduras, torceduras, grietas y alabeos.
Zavala (1999) afirma que la madera aserrada verde, generalmente contiene gran cantidad de agua que requiere eliminarse antes de ser procesada para la elaboración de la mayoría de los productos. Los procedimientos para eliminar el exceso de agua son muy variados, incluyen desde la condición secante del medio (secado al aire libre), las estufas en sus diferentes modalidades: estufas convencionales, solares, deshumidificadores, de vacío, hasta los que utilizan micro-ondas u micro-ondas de alta frecuencia. La forma tradicional y más recomendable de realizar el secado de la madera en estufas es formando cargas uniformes de una misma especie, con dimensiones y contenido de humedad similares.
Aviña et al. (2000) llevaron a cabo el presecado bajo techo de seis paquetes de madera de Quercus sp. de una pulgada de espesor, de 4, 5, 6, 7, 8 y 9 pulgadas de ancho y 8 pies de largo, aserrada tangencialmente, en el estado de Durango. Cuatro paquetes fueron cubiertos con malla de abertura del 70 y 50 % y tres fueron rociados con agua a presión de 30 lbs/plg2 cada 12 horas. Los resultados indicaron que hubo
menor pérdida de humedad en los paquetes rociados con agua y en los que estuvieron cubiertos con malla de abertura del 70%. Adicionalmente evaluaron la contracción volumétrica de la madera. Concluyeron que las mallas redujeron el flujo de aire permitiendo mantener humedades relativas altas dentro de los paquetes.
Fuentes et al. (2000a) realizaron una investigación comparando la calidad de madera seca y el tiempo de secado en tres sistemas distintos: al aire libre, bajo techo y en secador solar tipo Oxford con 2500 pt por cada sistema. Utilizaron madera de 1 pulgada de espesor, de 4, 6, 8 y 10 pulgadas de ancho por ocho pies de longitud, de Quercus crassifolia y Q. laurina. En los tres sistemas la madera se secó del 70 % de contenido de humedad inicial al 12 % de humedad final en 195 días, obteniendo la menor calidad en el secado al aire libre. La acanaladura fue el defecto más severo en los tres sistemas probados, aunque la arqueadura y las grietas también mostraron un efecto importante en la desclasificación de la madera.
Fuentes et al. (2000b), mencionan que son varios los métodos de secado que se utilizan en la industria maderera, entre los más comunes están el secado al aire libre, el convencional y al alto vacío. Si bien, el secado al aire libre es el más económico, también depende de las condiciones climáticas prevalecientes y cuando éstas son muy severas, provoca rajaduras, alabeos y otros defectos, repercutiendo en fuertes pérdidas de volumen de madera por desclasificación. El método convencional y al alto vació, ofrecen la ventaja de manejar las variables del proceso de secado, sin embargo, su utilización implica un alto costo en la infraestructura y consumo de
energía.
Aviña et al. (2002) investigaron sobre el presecado al aire libre bajo cobertizo y la utilización de mallas antes del proceso de secado de la madera de encino rojo para cuadrados de 4.45 cm de grueso por 5 cm de ancho por 91.4 cm de longitud (1¾ pulgadas x 2 pulgadas x 3 pies), se apilaron seis paquetes con un volumen promedio de 133 pies tabla y un contenido de humedad inicial promedio de 78.5 %, a los cuales se les dio un tratamiento diferente considerando los separadores y la utilización de la malla. Con ello se buscó: disminuir la velocidad de salida de humedad de la madera al crear un microclima con la utilización de malla; y reducir la velocidad de la circulación del aire al disminuir el grueso de los separadores.
Como resultado se tuvo que en promedio el presecado fue de 5 días, alcanzando un contenido de humedad final promedio de 26.3 %. La pérdida de humedad de los paquetes apilados sin separadores y cubiertos con mallas fue más lenta, su contracción volumétrica fue menor, los defectos que se presentaron como agrietamientos superficiales fueron pequeños y el adiamantado fue ligero.
Sánchez (2004) señala que el secado de la madera aserrada consiste en la disminución de su contenido de humedad, hasta que este se pone en equilibrio con la humedad relativa del medio ambiente en que se procesa y se usa.
Pérez et al. (2006) señalan que la industrialización del encino está muy por debajo de lo que pudiera obtenerse si se considerasen las características propias de cada especie y se aplicasen los procedimientos apropiados para su procesamiento e industrialización, sobre todo en el aserrío y en el secado.
Fuentes et al. (2007) llevaron a cabo un experimento en el estado de Puebla para evaluar la calidad y tiempos de secado de aproximadamente 6,000 pies tabla (pt) de madera de Quercus sp. colectada en el estado de Hidalgo, de 4/4 pulgadas de espesor, en anchos variables. El proceso se llevó a cabo en dos tipos de secadores solares: uno de diseño Oxford y otro con diseño de Túnel. El primero con capacidad para secar 2,800 pt y el segundo con capacidad para 1,200 pt, ambos de bajo costo de inversión y operación, con alta rentabilidad económica.
Sus resultados mostraron que en ambos secadores la calidad de madera seca fue buena. Los defectos que se presentaron con mayor intensidad fueron la torcedura y la acanaladura, que conjuntamente redujeron la calidad total de secado entre un 40.8 % y 46.5 %. La calidad inicial de la madera aserrada se redujo en un grado, sobre el 25 % de las tablas y en dos grados, sobre el 10 % de las tablas. No se tuvo el defecto de apanalamiento en ningún caso.
El tiempo de secado en el diseño Oxford fue de 60 días, de julio a septiembre, con un contenido de humedad inicial de 69 % y final de 12 %. El tiempo de secado en el secador solar-Túnel fue de 126 días, de julio a diciembre, con un contenido de
humedad inicial de 77.8 % y final de 12.3 %. Concluyeron que el secado solar con el diseño Oxford fue mejor que con el diseño Túnel.
3.2. SECADO CONVENCIONAL
Boone (1984) realizó una investigación sobre secado en estufa de 12 especies de maderas duras de una pulgada de espesor, para el estudio utilizó un volumen de 15,000 pies tabla y aplicó dos programas de secado: el primero consistió en aplicar altas temperaturas (a 230 °F) a la madera recién aserrada desde la condición verde hasta un contenido de humedad de 6-8 %, durante 50 a 55 horas. Con el segundo programa utilizó una combinación de temperaturas: primero convencional (a 180 °F) para llevar la madera desde la condición verde hasta el 20 % de contenido de humedad y después, altas temperaturas (a 230 °F) para llevar la madera del 20 % de contenido de humedad hasta el 6-8 %, requiriendo un total de 100 a 250 horas.
Con el programa de altas temperaturas, especies como tilia, álamo amarillo, fresno, liquidámbar y maple suave presentaron la menor cantidad de defectos. El olmo americano, el álamo de Virginia y tupelo negro mostraron una cantidad intermedia de defectos de secado. Sin embargo, las maderas de capulín, maple duro, haya y nogal presentaron tantos defectos que se determinó que el programa era inadecuado para secar estas especies.
Con el programa combinado, el autor observó que se disminuyó la desclasificación de la madera, pero comparativamente, el programa de temperaturas convencionales aumentó el tiempo de secado. El autor concluye que según la especie que se trate, el programa combinado ofreció una reducción en el tiempo de secado del orden de 25 al 60 % sobre el secado a temperaturas completamente convencionales. El haya y el nogal fueron excepciones, no presentaron ninguna reducción en el tiempo de secado. Los defectos más comunes fueron el apanalamiento y combinaciones de apanalamiento con alabeos y colapso.
Zavala (1991) afirma que desde el punto de vista económico, la madera de clase (selecta, primera y segunda) es la más rentable para secar en estufa, debido a que el mayor valor agregado que adquiere este tipo de madera es secándola al contenido de humedad demandado en el mercado (8-10 %), por el mayor tiempo de la inversión que representa el capital almacenado si se pretende secar al aire libre, y por la recuperación en la pérdida económica si no se evitan los defectos ocasionados por un mal secado (manchado, rajaduras, alabeos, etc.), sobre todo al aire libre por la falta de control de los factores determinantes del secado (temperatura, humedad relativa y velocidad del aire).
También señala que para secar madera de especies tropicales en estufa, se recomienda agruparlas por características similares, con la finalidad de optimizar el uso de los equipos al aplicarle condiciones de secado que aseguren un control uniforme del proceso y evitar el desarrollo de defectos en las tablas. Indica que
algunos de los problemas que se presentan con el secado en estufas convencionales de las maderas duras, se deben a las diferencias tecnológicas de un gran número de especies, a la dificultad de contar con volúmenes adecuados de una misma especie para adaptar un programa de secado apropiado a las características de su madera y al alto costo del proceso que determina la capacidad rentable de las estufas y limita su utilización para secar volúmenes pequeños.
Jaucida y Quintanar (1996) realizaron una evaluación del desarrollo del colapso en la madera aserrada de Eucalipto (Eucaliptus globulus Lindley), para ello utilizaron tablas de duramen, en corte radial y localizadas en el último tercio del radio, cercanas a la corteza. El colapso se empezó a notar en todas las tablas cuando habían perdido un 5 % de contenido de humedad inicial. Cuando el contenido de humedad promedio era cercano al punto de saturación de la fibra, ya se había desarrollado el 60.1 % del valor total de la contracción volumétrica.
Vargas (1998) realizó una revisión bibliográfica tendiente a obtener información que sirviera para describir los procesos de secado y definir su importancia en cuanto a la calidad que otorgan a la madera. Para ello consideró la información proveniente de 10 empresas que secan madera aserrada en estufa considerando el grado de tecnificación de cada una. Concluyó que existe un marcado atraso tecnológico en el secado, así como un grado avanzado de obsolescencia en el equipo.
Viscarra (1998) señala que las grietas ocurren en las caras de las tablas durante las primeras etapas del secado. Las causas más comunes del agrietamiento superficial son el rápido secado en las primeras etapas o la aplicación de un severo aumento en la tasa de secado en las últimas etapas. Frecuentemente al final del proceso, las grietas se cierran en la superficie cuando se invierten los esfuerzos y no son visibles hasta que la tabla es cepillada. Una segunda causa del agrietamiento superficial es la aplicación de un tratamiento de elevada humedad a tablas cuyo centro ha sido secado por debajo del punto de saturación de las fibras, seguido de un rápido resecado de la superficie. Para prevenir el agrietamiento es necesario aplicar las condiciones de secado más apropiadas para cada especie maderable.
El mismo autor señala que el defecto de apanalamiento comienza generalmente en las últimas etapas del secado como resultado de condiciones rigurosas de secado en las primeras etapas, que originan esfuerzos intensos de tensión en la superficie y de compresión en el centro. A su vez, el colapso ocurre cuando se emplean elevadas temperaturas al principio o en las etapas intermedias de la remoción del agua libre. La madera que colapsa durante el secado, puede en la mayoría de los casos, ser restaurada a su forma normal por aplicación del tratamiento de reacondicionado.
Quintanar (1999) reporta que en el Instituto de Tecnología de Productos Forestales de la Universidad Austral de Chile, se realizó un experimento para evaluar y caracterizar el proceso de secado convencional de Eucalyptus globulus, aplicando
una temperatura inicial de 50 °C. Señala que el defecto de colapso se presentó como una contracción por arriba del 30 % de contenido de humedad, manifestándose como un hundimiento de las paredes celulares de las fibras en el plano radial, lo que dio origen a pequeñas depresiones y a una superficie corrugada.
El defecto se desarrolló con intensidades diferentes a distintos contenidos de humedad inicial, no existiendo una tendencia definida. Concluye que el índice de colapso presenta una relación positiva con la temperatura inicial de secado, siendo mayor la intensidad del colapso cuando la temperatura inicial de secado es más alta.
Zavala (1999), realizó un agrupamiento de especies de maderas tropicales que se pudieran secar con el mismo programa de secado para hacer mas practico el uso de estufas convencionales. Para realizar el estudio utilizó madera aserrada de 34 especies tropicales definiendo dos grupos en función de su densidad (densidad baja: menor a 600 kg/m3 y densidad alta: mayor a 600 kg/m3). A cada grupo le formuló un programa de secado convencional, se analizaron los defectos de cada tabla, antes y después del secado (rajaduras, torceduras, acanalamiento, arqueamiento y encorvado).
Los dos programas aplicados generaron resultados favorables al no presentar defectos de secado significativos. En el grupo de densidad baja, 10 especies se secaron más rápido, En el grupo de densidad alta, siete especies se secaron en aproximadamente la mitad del tiempo (10-14 días).
En el Laboratorio del CIS-Madera (2000) realizaron 10 experimentos de secado de madera de eucalipto blanco, con una edad superior a los 30 años y aserrados con un despiece radial. En cada experimento se secó un volumen de 4 m3 de madera de 32 x 100 x 2.500 mm. Se llevó a cabo un presecado en cámara, estableciendo condiciones suaves y constantes de 27 ± 2 ºC y 80 ± 5 % de humedad relativa, con una velocidad de aire entre las pilas de 1 m/s, que permitió disminuir el contenido medio de humedad de la madera de un 65 % hasta un 30 %, en un período aproximado de 15 a 20 días sin presencia significativa de defectos de colapso, ni grietas internas o superficiales.
La variación en el tiempo estuvo en función del espesor y contenido de humedad inicial de la madera, incrementándose hasta los 25-30 días si la madera sobrepasaba los 35 mm de espesor y su contenido de humedad inicial era superior al 75 %. Partiendo del 30 % de humedad promedio, secaron la madera hasta el 12 % de humedad final, en un tiempo aproximado entre 15 y 20 días. Obtuvieron buena calidad de secado, sin defectos significativos y con una distribución uniforme de la humedad en las tablas. Al llegar a la humedad final especificada, la realización de un acondicionado final con temperaturas de 70 ºC y una humedad relativa próxima al 100 % permitió homogeneizar la humedad en las tablas, recuperando parte del posible colapso producido en el proceso.
Vásquez et al. (2003) estudiaron el secado artificial de híbridos de álamo I-488 con tablas de 25 mm x 100 mm. El hibrido I-88 se secó desde verde al 12 % de
contenido de humedad. La calidad del secado fue evaluada de acuerdo al tipo e intensidad de los defectos generados por éste. Establecieron que el comportamiento que sufre la madera lateral al secado, se puede considerar de calidad aceptable, aunque las deformaciones están presentes en la totalidad de las cargas, estas no llegan a comprometer la calidad de la madera, no existiendo diferencias significativas en el contenido de humedad dentro de la pieza y tampoco tensiones de secado.
Se observó la presencia de bolsas de humedad que supera el 15 % de la carga. Sin embargo, el híbrido presentó buenas características frente al secado, con bajos niveles de deformación. Para verificar el estado final de las maderas se realizaron pruebas de gradientes de humedad y de esfuerzos residuales de secado transcurridas aproximadamente 24 horas después de su seccionamiento, las muestras no presentaron desviación alguna, por lo que mostraron buena estabilidad dimensional.
Aviña y Pérez (2004) llevaron a cabo un experimento de secado industrial del cuadrado de encino en el estado de Durango cuyas dimensiones fueron de 4.4 cm por 5 cm por 91.4 cm (1 ¾ pulgadas x 2 pulgadas x 3 pies). Se armaron 6 paquetes de madera con 133 pies tabla cada uno. Se les aplicó un pre-secado para reducir el contenido de humedad inicial que oscilaba entre 84 % y 65 % hasta que se obtuvo el 30 % en promedio. Posteriormente, los cuadrados se trasladaron a una estufa de secado de laboratorio ESPEC modelo LH- 113, donde se probaron dos programas de secado de baja temperatura. Se presentaron defectos de agrietamiento y
rajaduras como resultado de una desigual distribución de humedad relativa en el interior de la cámara, esto es, en el centro con 70 % y en los extremos disminuía en promedio 6 %. El contenido de humedad final alcanzado fue de 9 %.
Rozas et al. (2005) llevaron a cabo ensayos de secado en madera de corte radial y tangencial de Eucalyptus nitens y E. globulus, utilizaron madera de 30 mm de espesor, 1.8 m de largo y ancho aleatorio, para una escala de laboratorio y madera de 32 mm de espesor, largos de 2.1 y 2.8 m, con anchos variables para una escala industrial. En general, utilizaron programas suaves, con temperaturas no superiores a 50 °C, con un bajo potencial de secado e incluyeron tratamientos de vaporizado para recuperarse del colapso y reducir tensiones de secado.
Sus resultados indicaron que la madera de E. nitens presenta una fuerte evaporación superficial, generando altos gradientes de humedad, contracciones prematuras a nivel de superficie y tensiones de secado por debajo del punto de saturación de la fibra, originando grietas superficiales e internas. Cuando el colapso es severo, debido a la baja resistencia mecánica de la pared celular de la madera, se generan grietas superficiales e internas en la madera.
El mejor aprovechamiento lo obtuvieron con madera radial de E. globulus que registró entre 52 % y 81 % de madera utilizable para blocks; entre 48 % y 91 % utilizable para piso y entre 38 % y 89 % de madera utilizable para muebles. E. nitens registró entre 60 % y 71 % de madera utilizable para blocks; entre 59 % y 61 % para
piso y entre 52 % y 63 % para muebles.
3.2.1. Calidad de secado
JUNAC (1989) señala que la calidad de la madera se establece muchas veces por las condiciones de secado de una determinada especie, los defectos estructurales como desviaciones del grano, nudos y madera de reacción, tienen mucha influencia con el desarrollo de los defectos de secado.
Ávila (1991) con el propósito de aportar conocimientos para el mejor aprovechamiento de la madera de encino rojo (Quercus acutifolia), determinó la influencia del pre-vaporizado en las características de calidad de secado de la madera aserrada de 2.54 cm de espesor, con medidas de 10 a 25.4 cm (4 a 10 pulgadas) de ancho y longitudes de 2.54 m (8 pies), proveniente del estado de San Luís Potosí. Las pruebas de secado se realizaron en dos hornos experimentales cada uno con capacidad de uno y seis metros cúbicos, utilizaron dos programas de secado moderado acelerados, iniciando con temperaturas de 170 °F y de 180 °F, respectivamente. Los alabeos se manifestaron en muy poca proporción y en los casos que se mostraron estos defectos se corrigieron en el transcurso del secado.
Fuentes (1996) llevó a cabo el secado de la madera de cuatro especies de encinos del estado de Guanajuato (Quercus affinis, Q. crassifolia, Q. laurina y Q. potosina) en un secador convencional. Para evaluar la calidad de la madera, aplicó la Norma
Chilena NCh. 178.Of.79. Utilizó madera de 1.9 cm de espesor, con anchos variables en 10, 15 y 20 cm (4, 6 y 8 pulgadas) por 2.40 m (8 pies) de longitud, en la evaluación consideró 100 tablas por repetición. Los contenidos de humedad inicial promedio para las dos repeticiones fue de 63.11 % llevadas a un contenido de humedad final promedio de 9.65 %.
Aplicó el programa de secado especial I generado en el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) para madera de encino y obtuvo que los defectos de mayor influencia en la desclasificación de la madera seca, fueron la acanaladura y las rajaduras. El defecto de menor impacto fueron las grietas y no se desarrollaron defectos de apanalamiento y colapso. Considera que el programa de secado aplicado en general fue bueno.
Zavala et al. (1998) evaluaron el efecto del calentamiento de la madera sobre su permeabilidad y su plasticidad con la finalidad de acelerar el secado sin incremento de los defectos. Para el análisis utilizaron diferentes volúmenes de madera aserrada de tres especies de encino (Quercus candicans, 372 pies tabla; Q. laurina, 200 pt y Q. rugosa, 316 pt) aserradas a 4/4 de pulgada de espesor, en anchos de 6 a 10 pulgadas y longitud de 8 ¼ pies. La mitad del volumen de madera fue calentado en agua en un tanque metálico durante 7 horas a 70 °C. Para el apilado en estufa utilizaron separadores de ¾ de pulgada entre camas.
El proceso de secado lo realizaron utilizando el programa “Especial I” desarrollado por el INIFAP. La calidad de secado fue evaluada previamente y al final del proceso de secado para cuantificar la magnitud de los defectos. El contenido de humedad inicial y final fue de 68.8 % y 8 %, respectivamente. Aplicaron una velocidad de secado similar en la madera tratada y la testigo, concluyeron que la madera de Q. rugosa fue la de mejor calidad y que la madera utilizada como testigo se comportó en forma similar a la tratada. Los defectos de mayor impacto fueron las grietas, seguido del acanalamiento y el encorvado.
Zavala (1999) realizó un experimento de secado convencional de 34 especies, estableciendo dos grupos de especies en función de su densidad, incluyendo a la madera de encino como de densidad alta. Para evaluar la calidad se cuantificaron los defectos de rajaduras, torceduras, acanaladura, arqueamiento y encorvadura en cada tabla, antes y después del secado. Los defectos que se presentaron, de acuerdo al orden de importancia fueron las grietas, torcedura, acanaladura, arqueadura y encorvadura. El tiempo de secado fue de 25 días, para un contenido de humedad inicial de 62.16 % y un contenido de humedad final de 10.93 %.
Fuentes et al. (2000b) señalan que el secado de la madera de encino es uno de los problemas más fuertes que enfrenta la industria maderera y forestal, reflejándose con un bajo aprovechamiento de la especie. Mencionan que aproximadamente el 60 % de la madera que se seca se desclasifica y la pérdida de calidad se puede dar en más de un grado debido a su estructura anatómica y a la proporción de sus
elementos constitutivos.
Estos autores secaron madera de Quercus crassifolia, Q. laurina y Q. affinis en un secador convencional con el programa de secado Especial I. Se secó un volumen de 2500 pies tabla de madera aserrada en 4, 6, 8 y 10 pulgadas de ancho por una pulgada de grueso. Para evaluar la calidad de la madera seca en función de la intensidad de los defectos desarrollados, utilizaron la Norma Chilena NCh. 178.Of.79. Sus resultados mostraron que los defectos de mayor contribución en la desclasificación de la madera fueron la acanaladura y las grietas.
Sandoval et al. (2004), con el propósito de estudiar y analizar el proceso de secado de maderas duras, realizaron experimentos en un secador de tipo túnel con madera de encino rojo (Quercus Candicans Neé) obtenida de la Sierra Norte del Estado de Oaxaca. Partiendo de un contenido de humedad inicial promedio de la madera de 62.93 %, aplicaron dos programas de secado: uno intenso a temperaturas entre 47 y 71 oC y otro suave a temperaturas entre 37 y 48 oC, ambos realizados a dos velocidades de flujo de aire (1.073 m/s y 1.64 m/s). Treinta y dos tablas fueron pre-tratadas en agua fría antes de ser sometidas al secado. La calidad de la madera fue ponderada cuantificando el nivel de defectos (acanaladura, rajaduras, grietas, arqueadura, encorvadura y torcedura) generados por cada programa. Concluyeron que el programa suave les generó mejor calidad de madera seca al presentar los menores niveles de defectos.
Nájera et al. (2005), evaluaron la calidad del secado en Quercus laeta y Q. sideroxyla de la región de El Salto, Durango, para ello seleccionaron 50 tablas de corte radial y tangencial, utilizando una velocidad de aire de 200 y 250 pies/minuto. El valor promedio de acanalamiento fue de 2.41 mm, Q. laeta mostró los valores más altos de arqueamiento con 3.17 mm/m por 1.47 mm/m de Q. sideroxyla y de igual forma el corte tangencial mostró los valores más altos de este defecto con 2.54 mm/m.
El mayor encorvamiento se presentó en Q. laeta con valores de 2.12 mm/m por 1.10 mm/m de Q. sideroxyla y se observó que el corte tangencial mostró diferencias significativas con respecto al corte radial. En cuanto a rajaduras Q. sideroxyla presentó un mayor índice con un 56 % respecto a Q. laeta, evidenciando que el encino rojo es el más susceptible a presentar rajaduras; se observó que el corte tangencial presentó éste defecto 80 % más, respecto al radial.
Quercus sideroxyla presentó el mayor porcentaje de tablas libres de grietas con el 66 % por 53 % de Q. laeta, por tipo de corte, existe un mejor comportamiento en la madera aserrada en forma radial puesto que exhibió el mayor porcentaje de tablas libres de grietas con el 75 % por 44 % de las tablas aserradas tangencialmente.
3.2.2. Tiempo de secado
Ávila (1991) realizó el pre-vaporizado de la madera aserrada de encino rojo (Quercus acutifolia) de 2.54 cm de espesor con el propósito de reducir el tiempo de secado. El tiempo de secado fue de 13.5 a 15 días desde un contenido de humedad inicial promedio de 70 % llevada a un contenido de humedad final de 8 %, incluyendo los tratamientos de igualamiento y acondicionamiento. En el apilado de la madera se utilizaron fajillas de ½ pulgada de espesor por una pulgada de ancho, separadas a una distancia de 28 pulgadas.
Fuentes (1996) realizó el secado de la madera aserrada de cuatro especies de encino de ¾ de pulgada de espesor. El contenido de humedad inicial promedio fue de 65.60 % y de 60.61 % llevadas a un contenido de humedad final promedio de 9.85 % y de 9.44 %, respectivamente. Obtuvo un tiempo de secado de 250.5 horas (10.4 días) sin considerar las etapas de igualamiento y acondicionamiento.
Zavala et al. (1998) secaron madera pre-tratada con agua caliente de Quercus laurina, Q. candicans y Q. rugosa de 4/4 de pulgada de espesor con separadores de ¾ de pulgada entre camas y obtuvieron un tiempo de secado de 17 días incluyendo las etapas de igualamiento y acondicionamiento, partiendo de un contenido de humedad inicial de 68.6 % hasta un contenido de humedad final del 8 %.
Fuentes et al. (2000b) secaron 2500 pies tabla de madera aserrada de encinos (Quercus crassifolia, Q. laurina y Q. affinis) de una pulgada de espesor en un secador convencional con el programa de secado Especial I. El tiempo de secado que obtuvieron fue de 576 horas equivalente a 24 días para reducir el contenido de humedad promedio de la madera de 60 % hasta un contenido de humedad final de 12 %, sin incluir las etapas de igualamiento y acondicionamiento.
Nájera et al. (2005), evaluaron la calidad del secado de madera aserrada de Quercus laeta y Q. sideroxyla utilizando 50 tablas de corte radial y tangencial, una velocidad del aire de 200 y 250 pies/minuto. La duración del tiempo de secado de la madera de Q. laeta fue de 7 días para bajar la humedad desde verde al 11.30 % mientras que en Q. sideroxyla fue de 8 días para bajar la humedad de verde al 6.89 % de contenido de humedad.
3.2.2.1. Velocidad de secado
Shmulsky (2001) realizó una investigación sobre la influencia de la aceleración de los programas de secado en la velocidad de evaporación de la humedad en la madera de almez, encino rojo y liquidambar. Sus resultados mostraron que acelerar los programas puede aumentar considerablemente las tasas de velocidad de secado de la madera. Observó que ningún aumento en el secado degradó la madera y que para maderas duras, los incrementos en la temperatura del programa de secado fueron determinados con el contenido de humedad.
De manera que la temperatura del bulbo seco se aumentó y la humedad relativa se disminuyó en las etapas moderadas, en correspondencia con las reducciones del contenido de humedad de madera. Esto proporcionó un método fácil para controlar la temperatura y secar la madera rápidamente. Señala que otros estudios han mostrado que el aumento de severidad de las condiciones de secado ante pequeños cambios en el contenido de humedad, es un medio eficaz para reducir el tiempo total de secado de encino rojo.
Pérez et al. (2005), llevaron a cabo un estudio sobre la velocidad de secado a temperaturas convencionales de la madera de canelo (Drimys winteri), se realizaron seis ensayos utilizando madera de 25 y 50 mm de espesor, en un horno convectivo de 0.3 m3. Los resultados mostraron que las curvas de secado carecen de la etapa de velocidad de secado constante. La velocidad de secado máxima se encontró en el rango de 1.72 y 2.99 % por hora y el contenido de humedad crítico osciló entre 120 y 140 %.
La velocidad del secado fue limitada por las tendencias de los defectos del secado de la madera. El tiempo de duración del secado para madera de 25 mm de espesor desde verde (85 % y 100 %) hasta el 10 % de contenido de humedad final, estuvo en un rango promedio de 112 a 192 horas. Para madera de 50 mm de espesor el tiempo de secado desde verde (120 % y 140 %) hasta el 11 % de contenido de humedad final estuvo en un rango promedio de 272 a 444 horas.
3.2.3. Costos de secado
Harpole (1988) reporta los precios de madera de encino rojo de 4/4 de espesor clasificada como primera para madera verde es de 504 dólares, el precio de la madera parcialmente secada al aire libre es de 550 dólares y para la madera secada en estufa el precio es de 642 dólares (datos tomados de Harwood Market Report 1986-1987). También presenta los costos de secado de la madera de encino del mismo espesor, siendo para la madera secada en estufa de 138 dólares por millar de pie tabla.
Lamb y Wengert (1990) se refieren a los precios de la madera seca de encino y afirman que la madera de 5/4 de pulgadas de espesor esta por arriba de los 1000 dólares por millar de pie tabla para la calidad FAS y casi 600 dólares por millar de pie tabla para la primera común. Así también, menciona que para la madera de 4/4 de pulgada de espesor, secándola desde verde hasta el 6 % de contenido de humedad en aproximadamente 35 días los costos del secado en estufa convencional están alrededor de 79 dólares por millar de pie tabla, lo que es equivalente en moneda mexicana a $820.00 y $860.00 de acuerdo con la tasa de cambio emitida por el Banco de México al día 23 de marzo de 2008, es decir, a $0.82 y $0.86 pesos por pie tabla.
Fuentes (1996) estimó el costo de secado de la madera de encinos (Quercus affinis, Q. crassifolia, Q. laurina y Q. potosina) en un secador convencional. Incluyendo la
depreciación del equipo, la mano de obra y los costos variables, reportó que el costo de la madera seca fue de $1.87 pesos por pie tabla.
Denig et al. (2000) a través de un reporte técnico sobre el secado de maderas duras escriben un capítulo sobre la parte económica de este proceso de industrialización de la madera de encino, en la cual publican una tabla con los costos del secado en función del tiempo requerido para perder grados de humedad. El secado convencional de encino rojo de 4/4 de pulgada de espesor, desde verde hasta un contenido de humedad de 6 %, requiere de 35 días de secado, el costo estimado es de 1.46 dólares por cada porcentaje de humedad perdido por millar de pie tabla; y de 2.64 dólares por día por millar de pie tabla. De tal manera que si el tiempo de duración es de aproximadamente 35 días y la tasa de cambio vigente al día 23 de marzo de 2008 es de 10.90 pesos por dólar, esto nos proporciona un costo de secado de $1,007.16 pesos por millar de pie tabla.
4. MATERIALES Y MÉTODOS
El experimento se desarrolló en las instalaciones de la Comunidad de Capulalpam de Méndez, Ixtlán de Juárez, Oaxaca, se utilizó la madera aserrada de cuatro especies forestales de encino, el aserradero y la estufa de secado convencional de la comunidad.
4.1. DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO
4.1.1. Localización
El área de estudio se localiza en la región de la sierra norte de Oaxaca, pertenece al Distrito de Ixtlán de Juárez. Se ubica en las coordenadas: latitud norte 17° 18’, longitud oeste 96° 27’, a una altitud de 2,040 metros.
Colinda al norte con Ixtlán de Juárez y San Miguel Yotao, al sur con San Miguel Amatlán y Santiago Xiacuí, al oeste con Ixtlán de Juárez y al este con Natividad y San Miguel Yotao. La distancia aproximada de Capulalpam de Méndez a la capital del estado es de 74 kilómetros (Figura 1).
Figura 1. Localización del área de estudio.
4.1.2. Extensión
El municipio cuenta con una superficie de 19.14 Km2, representa el 0.02 % de la superficie total del estado.
4.2. MATERIALES Y EQUIPO
4.2.1. Obtención del material de estudio
Se derribaron 70 árboles de encino de los que se obtuvieron 194 trozas (40.7 m3r) colectados en predios forestales de la Comunidad de Capulalpam de Méndez, Ixtlán de Juárez, Oaxaca. Los árboles se trocearon y se trasladaron al aserradero de la misma comunidad para su aserrío (Figuras 2 y 3).
Figura 2. Arbolado de encino.
De cada árbol colectado se tomaron muestras botánicas para la identificación taxonómica de las especies, fue realizada en el herbario del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP). Se reportaron las siguientes cuatro especies: Quercus laurina, Q. rugosa, Q. scytophylla y Q.
crassifolia. La madera se apiló en el patio de trocería del aserradero y se le proporcionaron baños de agua diariamente hasta que se aserró, para evitar las rajaduras en los cabezales por la pérdida de humedad.
Figura 3. Trozas de encino colectadas para el estudio.
En general la trocería aserrada presentó mala conformación como puede observarse en la Figura 3, produciéndose desde el asierre, aproximadamente un 60 % de tablas agrietadas y con mucho duramen, que fueron calificadas por el clasificador con una calidad de tercera a cuarta y peor (Figura 4).
Figura 4. Madera aserrada de encino.
4.2.2. Secador convencional
Se utilizó un secador convencional marca TEPRO propiedad de la Comunidad, con capacidad para secar 14,000 pies tabla de madera aserrada (Figura 5). El espacio utilizable de la cámara de secado es de 4 m de alto por 5.0 m de ancho por 5.6 m de largo, construida totalmente en aluminio y puerta principal abatible con marco de aluminio.
El secador cuenta con un sistema de calefacción a base de serpentines con alimentación de vapor; sistema de ventilación con ventiladores axiales y reversibles, con aspas de aluminio y motores especiales que aseguran el funcionamiento de temperatura requerido de 86 °C y 96 % de humedad relativa y sistema de ventilación para el intercambio de aire automático. El procesador está conectado a una computadora en donde se maneja el proceso de secado con el programa construido y asignado anticipadamente. El programa monitorea las condiciones en la cámara de secado y grafica todo el proceso; una caldera con motor de 390 KW para suministrar el vapor de agua necesario.
Figura 5. Secador convencional para maderas marca TEPRO y su sistema de control.
4.2.3. Equipo auxiliar
Se emplearon otros materiales y equipos diversos como: una tabletera adaptada para el aserrío de la madera de encino con las siguientes características: cuatro y media pulgadas de ancho de pista, diámetro de volantes de 39 pulgadas y capacidad de producción de 4000 pies tabla/turno de ocho horas, libreta de campo, formatos de captura de datos, vernier digital con aproximación al centésimo de milímetro, flexómetros, crayones, balanza de precisión con aproximación al gramo y capacidad de 10 kg, balanza de precisión con aproximación al centésimo de gramo con capacidad para 3 kg y pintura de aceite para el sellado de cabezales de las muestras de secado.
4.3. MÉTODO
4.3.1. Obtención de la madera aserrada
Se derribaron y se trocearon 194 trozas de encino equivalentes a 40.7 m3r. Las trozas se aserraron mediante el método de asierre en volteos con el objeto de maximizar calidad, producción y rendimiento. Se obtuvieron 18.721 m3 aserrados que equivalen a 7,942 pies tabla de madera aserrada, con las siguientes dimensiones: gruesos de 2.54 cm (4/4 de pulgada considerando el refuerzo), anchos de 10.16, 15.24, 20.32 y 25.4 cm (4, 6, 8 y 10 pulgadas) y longitud de 2.44 m (8 pies) (Figura 4).
Posteriormente, se hizo una selección de tablas, considerando sólo las de clase (primera y segunda). Sin embargo, debido a la escasez de madera limpia para el control de la calidad, se hizo una segunda selección incluyendo tablas de tercera calidad. Las tablas aserradas se identificaron a través de un número clave, siendo asignado el primer dígito al número del árbol, el segundo a la troza de cada árbol y el tercero, al número de la tabla con medidas comerciales obtenida de cada troza aserrada.
4.3.2. Evaluación inicial de la madera aserrada
No existe una norma de clasificación para maderas duras y otros estudios realizados con maderas mexicanas han basado su evaluación en normas extranjeras para pino. El pino es una especie de madera suave con características anatómicas y propiedades físicas diferentes a los encinos. Tolera temperaturas altas y sus respectivos cambios drásticos. Sin embargo, la forma de comercializar la madera en México no establece diferencias entre especies, aplicándose en general los mismos grados de calidad. Por esta razón, se optó por utilizar y aplicar la Norma Mexicana: NMX-C-18-1986. Industria de la Construcción-Tablas y Tablones de Pino.
Se aplicaron dos criterios de clasificación antes y después del secado. Ambos criterios referenciados a la norma señalada, cuyos requerimientos se indican en los Cuadros 1 y 2. Se establecen seis grados de calidad y se considera en cada caso, una dimensión y extensión de los siguientes aspectos: grietas, rajaduras, alabeos,
nudos, manchas, partes pútridas, bolsas de resina y picaduras de insectos.
Cuadro 1. Requisitos para evaluar defectos en madera aserrada. NMX-C-18-1986. Grado de calidad de la madera en función de los defectos presentes.
Denominación Clase A Selecta B Primera C Segunda D Tercera E Cuarta F De desecho
Dimensiones permisibles de las tablas
Grueso (mm) Ancho (cm) Largo (m)
25 10, 15 y 20 2.44
Refuerzo permisible en mm para tablas ≤ 38 mm de grueso
Respecto a su dimensión Grueso Ancho Largo
3 13 25
Máximo Contenido de humedad en la madera
Clasificación Seca Semiseca Húmeda
≤ 12 % De 12 a 20 % ≥ 20 %
En cada tabla se marcó su calidad de acuerdo con la presencia o ausencia de los defectos señalados, identificándolos con claves para facilitar posteriores registros de las características que se tomarían en cuenta en cada pieza evaluada.
El primer criterio de clasificación fue aplicado por el clasificador del aserradero de la comunidad de Capulalpam de Juárez, Oaxaca, inmediatamente después del aserrío.
Cuadro 2. Defectos permisibles por grado de calidad de la madera aserrada. NMX-18-1986. Grado Defectos “A” “B” “C” “D” “E” Nudos Libre Firmes, ≤ 19mm de diám. No más de un nudo en lo ancho por cada 1.22 m de longi-tud. Firmes, ≤ 38 mm de diám. o varios cuya suma en diámetro sea equivalente, sólo por una cara.
Firmes, no desprendible en el cepillado; máximo uno ≤ 38 mm de diám en 91cm de longitud. De todo tipo, uno ≤ 38 mm diám en 61 cm de longitud. Manchas, cambios de color Libre En una cara, ≤ 20 % de la superficie Manchas azulo-sas hasta en 100 % de la superficie. De cualquier intensidad o tamaño. De cualquier intensidad o tamaño Manchas y/o bolsas de resina Libre Libre Manchas en ambas caras, acepta hasta 25 mm de ancho x 30.5 cm de longi-tud de la superficie. Manchas en ambas caras máx 33 % de la superficie. Bolsas máximo 20 mm de ancho x 25 cm longitud. Ambas caras ≤ 80 % de la superficie. Bol-sas máximo 30 mm de ancho x 50 cm de longi-tud. Agujeros y picaduras de insectos Libre Libre ≤ 3 mm de diám, máx. 8 picaduras 30 cm x 2.44 m. ≤ 6 mm de diám, sin traspasar de
lado a lado. Se admiten.
Pudriciones Libre Libre Libre ≤ 1/6 de ancho x 1/8 de longitud. ≤ ¼ del ancho, x 1/6 de la longitud de la superficie. Grietas y rajaduras Libre En cabezales de 1 mm de ancho x 13 mm de longitud. 3 mm de ancho x 3 mm de profun-didad x 30 cm de longitud. En ca-bezales, grietas ≤ 4 mm de ancho x 20 cm de longi-tud. ≤ 6mm x 6 mm x 60 cm en ancho, profundidad y long. En ca-bezales ≤ 8 mm de ancho x 40 cm de longitud. ≤ 9 x 9 mm x 90 cm en ancho y prof x long. En cabezales ad-mite grietas ≤ 12 mm de ancho x 60 cm de longi-tud.
Hilo Recto Recto Encontrado Encontrado Encontrado
Torceduras Libre Libre
Ligeras en senti-do transversal y longitudinal. ≤ 25 mm longitu-dinal y 12 mm transversal por 2.44 m de longi-tud. ≤ 38mm longitu-dinal y 19 mm transversal por 2.44 m de longi-tud. Caras Las 2 ca-ras total-mente libres de defectos. Una con requisitos del grado A. Otra que admite pe-queños defectos.
Se admiten de-fectos en las 2 caras.
Se admiten defec-tos en las 2 caras.
Se admiten de-fectos en las 2 caras.
El clasificador evaluó cada tabla en las calidades de venta que se manejan en la Comunidad. Aunque su evaluación se basó en la norma, ésta se adecuó más a una clasificación visual, otorgándole la calidad “clase” a aquellas piezas sin cambios de coloración, sin rajaduras ni agrietamiento visible.
El segundo criterio de clasificación consistió en acotar la norma de manera convencional. Sólo se consideraron los defectos propios derivados del proceso de secado, tales como longitud y amplitud de las rajaduras; longitud, profundidad y amplitud de las grietas y; la magnitud de los alabeos. Defectos de apanalamiento y colapso aunque no son considerados en la norma, también fueron evaluados. En este caso, se otorgó el grado de calidad “A”, a las piezas completamente libres defectos. En el grado de calidad “B” también fueron considerados todos los aspectos que marca la norma. La clasificación de los grados subsecuentes, se realizó de acuerdo con el Cuadro 3.
Cuadro 3. Defectos para evaluar el grado de calidad de la madera de encino.
Defectos Grado
Grietas y rajaduras Alabeos
“A”
En cabezales de 1 mm de ancho x 13 mm de longitud. Libre“B”
En cabezales de 1 mm de ancho x 13 mm de longitud. Libre“C”
3 mm de ancho x 3 mm de profundidad x 30 cm de longitud. En cabezales, grietas ≤ 4 mm de ancho X 20 cm de longitud.Ligeros en sentido transversal y longitudinal.
“D”
≤ 6mm x 6 mm x 60 cm en ancho, profundidad y long. En cabezales ≤ 8 mm de ancho x 40 cm de longitud.≤ 25 mm longitudinal y 12 mm transversal por 2.44 m de longitud.
“E”
≤ 9 x 9 mm x 90 cm en ancho y prof. x long. En cabezales admite grietas ≤ 12 mm de ancho x 60 cm de longitud.≤ 38mm longitudinal y 19 mm transversal por 2.44 m de longitud.
Para dar seguimiento y evaluación de la calidad de la madera con el criterio de evaluación del clasificador del aserradero, se seleccionó la madera con calidad clase (“primera y segunda”).
Para la evaluación con los parámetros establecidos en el Cuadro 3, se agruparon las tablas con grados “A” y “B” para hacerlo equiparable a la calidad “clase” del clasificador. Sin embargo, como ya se mencionó, por escasez de madera limpia en ambos casos se tomaron algunas tablas de calidad “tercera” o grado “C”, para tener el mismo número de piezas evaluadas por cama, haciendo un total de 307 tablas de encino equivalente a un volumen de 797 pies tabla.
4.3.3. Preparación de muestras de secado.
Para llevar el control del proceso de secado a través de contenido de humedad, se seleccionaron tablas libres de defectos y sin mezcla de albura y duramen con el fin de evitar alteraciones en las mediciones y en las lecturas.
Se utilizó el método de pesadas que consiste en ir registrando la pérdida de peso de las muestras de secado a lo largo del proceso. Las muestras se colocaron intercaladamente entre las tablas de la pila de manera conveniente, para que al momento de pesarlas se tuviera el acceso rápido a éstas.
En la preparación de las muestras de secado y las secciones de humedad se siguió el siguiente procedimiento: se obtuvieron cuatro muestras por repetición seleccionadas en función de la proporción de anchos en la madera destinada al estufado y tomadas del centro de cada tabla. Cada muestra de secado se cortó con dimensiones de 90 cm de longitud por 2.54 cm de espesor en los anchos más frecuentes de toda la carga. Esto es, cuatro muestras de 10 cm (4 pulgadas) y cuatro de 15 cm (6 pulgadas). De cada extremo de la muestra se cortó una sección de humedad (A y C) de 2.5 cm de ancho para determinar el contenido de humedad inicial de la carga de madera (Figura 6).
Figura 6. Muestra de secado (B), secciones para determinar el contenido de humedad inicial (A y C).
Después de cortar cada muestra, se procedió al sellado de cabezales con una capa gruesa de pintura de aceite para retardar la pérdida de humedad (Figura 7), lo que permite lograr la similitud en la deshidratación que se presenta en una tabla de 2.50 m de longitud. Las muestras se pesaron antes y después del sellado en una balanza con capacidad para 10 kg.
Figura 7. Sellado de los cabezales de las muestras de secado.
Las secciones A y C de cada tabla, se pesaron después de cortarlas y se secaron en un horno de laboratorio a una temperatura de 103 ± 2 °C hasta que alcanzaron un peso constante o peso anhidro. Se calcularon los contenidos de humedad inicial de cada sección por el método de pesadas (Figura 8), se promediaron y se obtuvo indirectamente el contenido de humedad inicial de la muestra.
Figura 8. Aplicación del método de pesadas en secciones de humedad.
Para calcular el contenido de humedad de las secciones, el peso seco calculado y el peso corriente se utilizaron las siguientes expresiones (Simpson, 1991).
Determinación del contenido de humedad (CH) en porcentaje:
) 1 ..( ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 100 * Po Po Pi CH Donde:
Pi: Peso inicial de las muestras y Po: Peso anhidro de las muestras
Con el contenido de humedad promedio de las secciones de humedad y el peso de la muestra al momento de cortarla, se determinó el peso seco calculado (PSC). Se llevó un registro de los pesos de las muestras de secado durante todo el proceso, al que se le denominó peso corriente (PC).
El peso seco calculado de la muestra (PSC), se obtuvo de la relación entre el peso de la muestra al tiempo en que se cortaron las secciones de humedad (Pi) y el
contenido de humedad inicial promedio de las dos secciones
C A CH
CH , como se indica en la siguiente expresión matemática:
) 2 ...( ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 100 1 CH Pi PSC Donde: 2 C A CH CH CH
Pi = peso inicial de las muestras
El contenido de humedad actualizado de la muestra (CH actual), se obtuvo con el peso corriente (Pc) y el peso seco calculado (PSC), como se indica en la siguiente expresión: ) 3 .( ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 100 * PSC PSC Pc CHactual
