En este trabajo se estudia experimentalmente la velocidad del secado artificial a temperaturas convencionales de renovales de canelo Drimys winteri.

El diseño experimental incluye los programas de secado y el espesor de la madera. Seis ensayos son realizados usando madera de 25 y 50 mm de espesor, en un horno convectivo de 0.3 m³. La madera para los ensayos experimentales proviene de bosques de renovales creciendo en la zona de Lanco (X Región, Chile).

Los resultados muestran que la velocidad del secado es limitada por la tendencia a los defectos del secado de los renovales de canelo. Las curvas de secado carecen de la etapa de velocidad de secado constante, la velocidad de secado máxima se encuentra en el rango de 1.72 x10^-2 y 2.99x10^-2 (%/h) y el contenido de humedad crítico varía entre 87 y 116 % .

Keywords: Wood drying. Drying rate. Drimys winteri.

El secado de la madera aserrada de los renovales de canelo juega un rol fundamental en el desarrollo de productos con mayor valor agregado. El conocimiento de la evolución temporal de la humedad y de la temperatura de la madera durante el secado, además de las propiedades anatómicas y físicas, son fundamentales para introducir mejoras al proceso de secado de esta madera.

El canelo es una latifoliada caracterizada por la ausencia de vasos y una importante proporción de radios leñosos en su estructura anatómica. Presenta una baja densidad básica (450 kg/m³) y tiene una fuerte anisotropía de la contracción transversal, parámetros con una importante heterogeneidad (Ananías 2004). Estas características físicas de los renovales de canelo favorecen la tendencia a las grietas, el colapso y las deformaciones, dificultando el comportamiento de los renovales de canelo frente al secado, disminuyendo la velocidad del secado e incrementando su tiempo de secado (Ananías 2004; Hall y Witte, 1998; Rodriguez 1998; Infor-Corfo, 1998; Diaz-Vaz et al., 1986;).

La velocidad del secado de la madera puede ser representada por las variaciones temporales de la humedad de la madera. Teóricamente la velocidad del secado presenta una etapa constante al inicio, hasta el contenido de humedad crítico (CHC), luego es decreciente hasta el contenido de humedad de equilibrio (CHE). La primera etapa de velocidad de secado constante depende solamente de las condiciones del ambiente de secado, esto es, el movimiento interno es de agua liquida hasta la superficie de la madera, donde se evapora. Cuando no llega suficiente liquido a la superficie, ésta ingresa al rango higroscópico y el frente de evaporación se desplaza al interior de la madera favoreciendo una velocidad de secado decreciente (Ananías et al. 2005; Ananías et al. 2001b; Pang, 1996b; Martin et al. 1995; Van Meel, 1958).

En el contexto anterior, este trabajo tiene como objetivo estudiar la velocidad del secado de los renovales de canelo, considerando ensayos experimentales a temperaturas convencionales.

1: Madera. 2: Calderín. 3: Sistema adquisición datos computarizado. 4:Sistema ventilación.
5: Sistema humidificación. 6: Sistema de calefacción. 7. Ventilas. 8: Termocuplas.
(Fuente: Alvear et al. 2003)

Donde ∆ CH es la variación de contenido de humedad (%) y ∆t es el intervalo de tiempo (h)

La velocidad de secado máxima (%/h) se calcula por la relación (Martin et al. 1995):

Siendo S la superficie para el flujo del aire (m²) y PM el perímetro mojado (m). Además, es la velocidad del aire (m/s), es la viscosidad cinemática del aire (m²/s), ρ la densidad del aire (kg/m³), C_P el calor especifico del aire (kJ/kg.ºC) y λ la conductividad térmica del aire son calculadas por las ecuaciones siguientes (Jumah et al. 1997):

Las curvas de evolución de las condiciones de secado de los ensayos de 25 y 50 mm se indican en la Figura 2. La humedad inicial de la madera verde de los renovales de canelo de 25 varió entre 85 y 135%, debido al presecado natural de la madera antes de los ensayos (ensayos 1, 2 y 3). Por lo mismo la humedad inicial de la madera de 50 mm de espesor varió entre 80 y 140% de humedad (ensayos 4, 5 y 6).

Tales diferencias en humedad inicial condicionaron el tiempo de secado de los renovales de canelo. En el caso de la madera de 25 mm de espesor la reducción fue de aproximadamente 80 horas, con una duración de 192 horas en el ensayo 1 y 112 horas de secado en el ensayo 3, o sea una reducción de un 40 % en el tiempo de secado. En madera de 50 mm de espesor la duración del secado varió entre 272 y 444 horas (ensayos 4, 5 y 6). En este caso, aparte de la humedad inicial, influyó el comportamiento de la madera frente al secado. La atención a la conducción del secado fue fundamental, en este caso se observó la tendencia a la cementación superficial y grietas lo que obligó a mantener condiciones muy suaves de secado prolongándose el tiempo del secado para favorecer la calidad de la madera.

En todos los ensayos, fue notable la disminución del contenido de humedad inicial al debutar el secado (oreado de la madera), permitiendo reducir el tiempo de secado artificial. La calidad inicial de la madera, en particular la presencia de médula, condicionó fuertemente el tiempo de secado como consecuencia de la tendencia a las grietas de los renovales de canelo (Ananías 2004).

En relación con la evolución temporal de la temperatura interna de la madera, se observa además, que ésta tiende a alcanzar rápidamente la temperatura de bulbo húmedo, luego comienza a aumentar hasta el final del secado, situándose muy cerca de la temperatura de bulbo seco. Tal comportamiento resulta particularmente interesante, para conseguir las condiciones de tratamiento térmico HT necesarias para esterilizar la madera para embalaje, recomendadas por las normas internacionales (Ananías y Venegas 2005b).

Las curvas de velocidad de secado experimental son presentadas en la Figura 3. La velocidad del secado es determinada por la ecuación 1, considerando el contenido de humedad experimental expresado en función del tiempo mediante algoritmos de regresión. Se observa en todos los casos la carencia de la etapa de velocidad de secado constante y la etapa de velocidad de secado decreciente. Este es un comportamiento similar al reportado durante el secado de otras maderas refractarias tales como coigüe (Ananías et al. 2001a; Broche et al. 2002) y eucalipto (Jankowsky y Dos Santos, 2005).

En la madera de 25 mm la etapa de secado decreciente es continua, en cambio en 50 mm se observa un cambio de pendiente en la velocidad del secado alrededor de 30 % de contenido de humedad, que representa el ingreso de toda la madera en el rango higroscópico favoreciendo con ello el mecanismo de movimiento difusional, lo que limita la velocidad del secado de la madera más gruesa.

En 25 mm el mayor valor de la velocidad de secado experimental es de 1,201x10^-2 (%/h) y en 50 mm ésta desciende a 2,68x10^-3 (%/h). Los valores calculados de la velocidad de secado máxima según la ecuación 4, varían entre 2.99x10^-2 y 1.72x10^-2 (%/h) en la madera de 25 y 50 mm respectivamente. En base de los valores de la velocidad máxima indicados más arriba se estimo el contenido de humedad crítico, éste es de 87 y 116 % para 25 y 50 mm de espesor respectivamente. Estos valores del contenido de humedad crítico, muestran que teóricamente podría presentarse una primera etapa de secado constante por sobre estos valores de humedad, en particular para las maderas con más alto contenido de humedad, tal como en los ensayos 1 y 3 de 25 mm de espesor y ensayos 4 y 5 en los renovales de canelo de 50 mm (Figura 3).

BIBLIOGRAFIA

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