La madera es un material "vivo", las construcciones hechas con ella respiran y pueden cambiar su contenido de humedad. Esta es su principal diferencia con el ladrillo, el hormigón, el metal ... Esta característica determina la presencia de algunos problemas a la hora de utilizar materiales de construcción a partir de madera, sobre todo a la hora de cambiar el porcentaje de humedad.
En la madera, la mayor parte del agua se encuentra en las cavidades de las células, los espacios intercelulares, en los canales, huecos, grietas; esta es la humedad libre. Una cierta cantidad de agua está presente en el espesor de las membranas celulares - humedad unida.
La humedad libre (capilar) en el árbol se retiene mediante simples enlaces físicos y mecánicos, se evapora fácilmente durante el secado normal. Este es el tipo de agua que la madera puede absorber y liberar. Cuando se trata del contenido de humedad de la madera, nos referimos a la cantidad de humedad libre.
La humedad unida (microcapilar) es retenida en el árbol por complejos procesos fisicoquímicos, su remoción está asociada con enormes costos de energía. En la naturaleza, se evapora de la madera durante la combustión o el envejecimiento natural, es decir, cuando las células se destruyen por completo.
El porcentaje de humedad de la madera aserrada es uno de los más importantes características técnicas afectando la calidad y el alcance de los productos. Además, el indicador de humedad puede convertir la tabla o la madera en uno de cinco grados. Entonces, en GOST 8486-86 se dice que la madera con un contenido de humedad de hasta el 22 por ciento (seca) o del 22% (cruda, tratada con un antiséptico) pertenece a los grados seleccionados y del primero al tercer, y solo al cuarto la calificación no está estandarizada para este indicador.
Asignar humedad absoluta y relativa. En la práctica de la construcción, se presta atención principalmente al absoluto, que se define como la relación entre la masa de humedad contenida en el árbol y la masa de madera seca.
Se acostumbra distinguir varios tipos de humedad:
También existen los conceptos de madera "semiseca", productos de madera "transporte de humedad" - alrededor del 22%.
El contenido de humedad del árbol es inestable. La madera es higroscópica, siempre se esfuerza por equilibrarse con el medio ambiente. El intercambio de humedad ocurre constantemente, cuando la humedad del aire aumenta, la madera absorbe agua y cuando disminuye, la regala. Esta interacción hace que varios procesos cambien la estructura y la forma del material, tales como:
Durante la contracción, la madera se contrae debido a la evaporación de la humedad de la madera. Además, el volumen disminuye en proporción directa a la disminución de la humedad. El árbol se seca de manera desigual en diferentes direcciones, menos a lo largo de las fibras (en un 0,1-0,3%), en la dirección radial - 4-8%, en la dirección tangencial - 6-10%. La contracción volumétrica en promedio puede ser del 12 al 15 por ciento. Para que, después del secado, la madera producida tenga las dimensiones requeridas, se hacen concesiones al aserrar troncos, por ejemplo, en una barra o tabla. Al mismo tiempo, se tiene en cuenta que la contracción depende de la densidad de la madera: cuanto más alta es, más se seca. Por cierto, las diferentes razas reaccionan de manera diferente a los cambios en el régimen de humedad, se distinguen entre ellas más o menos resistentes, y algunas se caracterizan por carpinteros y carpinteros como "nerviosos".
El hinchamiento es un aumento en el volumen de los productos de madera, es decir, un proceso opuesto al encogimiento. Ocurre cuando el árbol se opera en condiciones de alta humedad. El aumento de volumen en sí mismo no afecta la resistencia de la madera como tal, pero puede conducir a una violación de la forma / integridad de las estructuras ensambladas a partir de ella.
La propiedad de la madera de hincharse y secarse con un cambio radical de humedad se considera negativa. Sin embargo, en algunos casos, por ejemplo, la hinchazón es útil: garantiza la estanqueidad de la conexión de las piezas, por ejemplo, en la fabricación de botes de madera, barriles, etc.
calle estructuras de madera los procesos de hinchamiento y encogimiento se exponen periódicamente, con el cambio de estaciones. Por lo tanto, son particularmente susceptibles a procesos como el agrietamiento y la deformación, que son el resultado de la humedad en constante cambio.
Durante la contracción, se puede formar una distribución desigual del agua en las capas de madera, lo que resulta en tensión en diferentes direcciones, lo que lleva a la formación de grietas. Debido a la contracción, a menudo se observa una distorsión del producto: deformación. Puede ser longitudinal o transversal, aparece de manera desigual en diferentes direcciones. La madera curvada complica la instalación y puede perder capacidad de carga. Incluso distinguen (GOST 2140 81) un defecto visible específico de la tabla: "alado", es decir, pandeo helicoidal.
La madera con un cierto contenido de humedad está destinada a fines específicos. Se permite usar una tabla / madera con un contenido de humedad del 20 al 30 por ciento para la construcción de cualquier estructura al aire libre: cercas, glorietas, cobertizos, cercas para animales y similares. Además, una madera y un tablero de humedad natural son adecuados para organizar algunos elementos estructurales durante la construcción de casas y trabajos de reparación. Por ejemplo, para organizar sistema de viga o se quedan debajo del piso. En este caso, la confiabilidad de la fijación no permitirá que aparezcan grietas y deformaciones durante el secado. Y para protegerse contra los hongos, los productos se tratan con compuestos antisépticos especiales.
A partir de madera seca (humedad en la habitación seca al nivel del 7-10 por ciento), se hacen molduras pequeñas y grandes cepilladas (revestimiento, casa de bloques, zócalos, esquinas, revestimiento) para exteriores e interiores. hojas de la puerta, travesaños y marcos de ventanas, parquet, muebles.
Los carpinteros tienen un concepto como "transporte de humedad". Su indicador no debe ser más del 20-22 por ciento. Si el contenido de humedad de la madera aserrada es mayor, entonces no está permitido transportarla a largas distancias, ya que el transporte llevará mucho tiempo, durante el cual es posible que la madera se descomponga.
En la práctica, no se produce madera absolutamente seca con un indicador del 0 por ciento. Este concepto se aplica solo cuando se utiliza uno de los métodos para determinar la humedad: el peso.
Para averiguar el contenido de humedad de la madera aserrada, en la actualidad se utilizan dos métodos principales: por peso y utilizando un medidor de humedad.
Método de peso
El contenido de humedad se determina de la siguiente manera: se corta una pequeña muestra (muestra de control) con un ancho de 20-25 mm de una barra o tablero. Es muy importante tomarlo no desde el borde mismo, sino desde el medio, ya que las partes finales siempre tienen menos humedad. La muestra se limpia de aserrín y se pesa en una balanza técnica capaz de dar lecturas ultraprecisas (hasta una centésima de gramo). Se registra el peso resultante: este será el peso inicial de la muestra (IMP).
Luego, la muestra se seca en un gabinete de secado especial a 100-105 grados. Pasadas las cinco horas se saca y se pesa, se fija el peso, se vuelve a secar, comprobando los indicadores cada 1-2 horas. Cuando el peso deja de cambiar, se obtiene madera absolutamente seca: se registra la masa final de la muestra (MCM). Además, el contenido de humedad de la madera aserrada se determina de la siguiente manera: la diferencia entre NMP y KMP se divide por el indicador KMP, la cifra resultante se multiplica por 100; se obtiene el indicador de humedad inicial.
La principal ventaja del método es que proporciona indicadores muy precisos (el error no supera el 1 por ciento). Desventajas:
Usando un medidor de humedad
Un medidor de humedad es un dispositivo eléctrico especialmente diseñado para medir la humedad. Hay dos tipos de esto:
El medidor de humedad de aguja tiene dos agujas de metal afiladas que se sumergen en la madera. Luego se presiona el botón, cerrando el circuito. Al mismo tiempo, el dispositivo mide la resistencia eléctrica, que cambia según el nivel de humedad del material. Además, de acuerdo con una fórmula especial almacenada en la memoria del medidor de humedad, se calcula el porcentaje de humedad. Las mediciones en este caso se realizan localmente, por lo tanto, el procedimiento debe realizarse en varios lugares del producto para obtener resultados precisos.
El principal elemento de trabajo de un medidor de humedad sin contacto es un generador de radiofrecuencia. Las mediciones se realizan mediante almohadillas de contacto integradas, por lo que, a diferencia del modelo de aguja, el dispositivo no deja rastros del producto. El trabajo se basa en medir la constante dieléctrica de la madera: el agua en sí se caracteriza por una constante dieléctrica alta, lo que permite obtener indicadores precisos del porcentaje de humedad en el material.
Las principales ventajas de usar medidores de humedad son la facilidad de uso y la capacidad de obtener un resultado rápidamente. Los instrumentos sin contacto también son perfectos para medir el contenido de humedad de los productos terminados. La principal desventaja es que los indicadores de los medidores de humedad no son muy precisos, el error puede ser del 2 al 7 por ciento.
El secado de la madera es la operación más importante destinada a mejorar sus propiedades tecnológicas y de consumo. Incluso si el producto está demasiado humedecido, es mucho menos probable que la madera seca anterior se deforme y agriete, es más fácil de manipular e instalar. Un árbol seco resiste perfectamente la infección por hongos dañinos. El peso de los productos resulta ser menor, mientras que la resistencia y dureza aumentan, y las cualidades de aislamiento térmico también mejoran notablemente.
En la actualidad, en la industria de la madera se utilizan dos métodos principales de secado: natural (atmosférico) y forzado (cámara).
Secado natural
Con secado atmosférico, la madera aserrada se apila bajo el dosel al aire libre. Al formar una pila entre filas de tablas, vigas, etc. poner espaciadores. Las pilas se instalan con aberturas para la circulación de aire. Los extremos de los productos, para evitar la aparición de grietas, se tratan con compuestos especiales. Además, la madera de frondosas debe ser antiséptica antes de apilarse.
El agente desecante en este caso es el aire, aunque, a diferencia del método forzado, es imposible controlar sus parámetros (temperatura, humedad). Todo depende del clima y la época del año. Un punto importante es lo apretadas que están las pilas. Cuanto más densa, mayor es la humedad relativa en ellos y menor la temperatura, lo que significa que la madera se secará más lentamente.
El secado atmosférico permite obtener productos con un contenido de humedad del 18-20 por ciento en la salida. La velocidad del proceso dependerá del contenido de humedad inicial de la madera, la temporada, el tipo de madera y la sección de la madera.
La principal ventaja es la relativa economía del proceso. No se requieren equipos especiales ni costos de calefacción de aire. Además, las tensiones residuales durante la contracción no serán tan fuertes y no se formarán grietas; esto es especialmente importante cuando se seca la madera con una humedad inicialmente alta.
Menos: la madera se seca durante mucho tiempo, es imposible controlar la temperatura y la humedad. Con un aumento prolongado de la humedad del aire ambiente, existe el riesgo de infección por hongos.
Secado forzado
El método de alto rendimiento tecnológicamente más avanzado que le permite obtener madera con un contenido de humedad del 7-12 por ciento en un corto período de tiempo. Su esencia radica en el hecho de que las pilas de madera aserrada especialmente formadas se colocan en cámaras especiales, en las que se mantienen las condiciones de temperatura y humedad requeridas durante un cierto tiempo. El agente secante puede ser vapor, aire caliente o gases de combustión, su movimiento puede ser tanto natural como forzado.
La madera es un material bastante poroso que contiene un gran número de capilares llenos de humedad. En la práctica, la humedad de la madera se define como la relación entre el peso del agua contenida en la madera y el peso de la madera completamente seca. Existe un concepto de humedad "libre" y "ligada". La humedad "libre" está contenida en los poros y capilares del árbol. La humedad "ligada" es la que está contenida directamente en las células del árbol.
Cuando está seco, el árbol se encoge, disminuye de tamaño (volumen). Al mismo tiempo, prácticamente no se produce una disminución de tamaño a lo largo de las fibras (a lo largo de la tabla), pero en la dirección transversal al curso de las fibras, hay un cambio significativo en el tamaño (a lo largo del grosor y el ancho del tablero). La magnitud de este cambio depende del tipo de madera y del valor específico del cambio en la humedad de la madera. En la vida, las sorpresas más desagradables están asociadas con un cambio en el ancho del tablero.
Por ejemplo, si está colocando un piso con una tabla que tiene humedad natural, entonces la disminución de su ancho con el tiempo puede ser tan significativa que dos tablas adyacentes perderán su acoplamiento entre sí. En este caso, para eliminar las grietas, deberá arrancar todas las tablas de los troncos y volver a colocarlas, doblándolas espalda con espalda.
“¿Qué tipo de humedad debe tener la tabla?” - preguntas. Es simple: cualquier producto de madera, en el curso de su operación, tiende a la llamada "humedad de equilibrio". La "humedad de equilibrio" está determinada por la temperatura y la humedad del aire en el ambiente donde se ubicará la placa. Puedes ver los valores de esta humedad en la tabla. Para los locales residenciales, promedia el 8-10%, para la calle promedia el 12-14%. De esto se deduce lógicamente que una tabla húmeda se secará en el interior, perdiendo su ancho, por otro lado, una tabla seca se humedecerá en el exterior, expandiéndose.
Humedad natural- Esta es la humedad inherente a la madera en estado de crecimiento o recién aserrada (aserrada), sin secado adicional. La humedad natural no está estandarizada y puede oscilar entre el 30% y el 80%. El contenido de humedad natural de la madera varía según las condiciones de crecimiento y la temporada. Por lo tanto, el contenido de humedad natural de los árboles recién aserrados en el bosque de "invierno" es tradicionalmente menor que el contenido de humedad de los árboles recién aserrados en el bosque de "verano".
Humedad inicial- lo mismo que la humedad natural. Un árbol recién talado tiene un contenido máximo de humedad, que para varias especies puede incluso superar el 100%. La madera de balsa puede tener un contenido de humedad recién cortada de hasta un 600%. En la práctica, estamos tratando con valores más bajos (30-70%), ya que después de la tala, pasa un tiempo hasta que el árbol se corta y se coloca en la secadora y, por supuesto, pierde algo de agua. Tomamos el contenido de humedad inicial del contenido de humedad de la madera, que tiene antes de enviarla a la cámara de secado.
Humedad final- esta es la humedad que queremos obtener después de un ciclo de secado completo. En este caso, se tiene en cuenta la finalidad del producto elaborado con madera seca.
En primer lugar, el secado de la madera es el proceso de eliminar la humedad de la madera por evaporación.
El secado de la madera es una de las operaciones más importantes en el procesamiento de la madera. La madera se seca después del aserrado, pero antes de la carpintería. La madera se seca para protegerla de los daños causados por los hongos colorantes y destructores de la madera durante su almacenamiento y transporte posteriores. El secado evita que la madera cambie de forma y tamaño durante la fabricación y operación de los productos, mejora la calidad del acabado de la madera y el encolado. La humedad a la que se seca la madera depende del alcance de su uso posterior. Todo se reduce a llevar el contenido de humedad de la placa al mismo valor que alcanzaría un producto de esta placa durante el funcionamiento en estas condiciones. Este valor de humedad se denomina "humedad de equilibrio" y depende de la humedad y la temperatura del aire circundante. Por ejemplo, el tablero del que se fabricará el parquet y otros productos de interior debe tener un contenido de humedad del 6-8%, ya que es esta humedad la que estará en equilibrio. Para productos que serán operados en contacto con la atmósfera (por ejemplo: ventanas de madera, revestimiento exterior de la casa), la humedad de equilibrio será del 11-12%.
Preguntas: "¿Qué pasará de otra manera?" Respondemos: De lo contrario, habrá algo que es común en Rusia, es decir, el consumidor se enfrentará a problemas. Imagina que compraste un revestimiento para enfundar las paredes dentro de tu casa de Campo o casas de veraneo. Si compra un revestimiento hecho de una tabla en bruto de un fabricante descuidado y cubre las paredes de su casa con él, se secará lentamente de forma natural en un estado ya instalado. Consulte la tabla de humedad de equilibrio y experimente. Si calienta una habitación hasta 25 grados Celsius en invierno, entonces, con una humedad del aire interior típica de invierno del 35%, el valor de humedad de equilibrio para una tabla en dicha habitación será del 6,6%. En las bases y los mercados, el revestimiento muy a menudo puede tener un contenido de humedad del 14% o más (hemos visto el 30%). A continuación, imagine que los paneles de su pared comienzan a secarse, perdiendo agua por sus poros. El secado es un proceso llamado "encogimiento" y se expresa en la reducción del tamaño del producto de madera. La cantidad de contracción depende del tipo de madera, la dirección de las fibras en el producto, etc. La contracción principal pasa por las fibras (respectivamente, a lo largo del grosor y el ancho de su forro). Cuando su revestimiento está seco en el estado instalado para equilibrar la humedad, en el peor de los casos, se arriesga no solo a ver que el revestimiento se ha separado en algunos lugares, sino a tener espacios entre las tablas, de casi un dedo de ancho.
La industria utiliza diversas tecnologías para el secado de la madera, que difieren tanto en el equipo utilizado como en las características de transferencia de calor al material secado.
La clasificación de tipos y métodos de secado generalmente se basa en métodos de transferencia de calor, según los cuales se pueden distinguir cuatro tecnologías de secado de madera:
Cada tipo de secado también puede tener varias variedades, según el tipo de agente secante y las características del equipo utilizado para secar la madera. También existen tecnologías combinadas para el secado de madera, que utilizan simultáneamente diferentes tipos Se combinan la transferencia de calor (por ejemplo, convectivo-dieléctrico) u otras características de varias tecnologías de secado de madera.
Secado en cámara. Esta es la principal tecnología industrial de secado de madera, que se lleva a cabo en cámaras de secado de madera. varios diseños donde la madera se carga en pilas. El secado se realiza en un medio gaseoso (aire, gases de combustión, vapor sobrecalentado), que transfiere el calor a la madera por convección. Para calentar y hacer circular el agente de secado, las cámaras de secado están equipadas con dispositivos de calentamiento y circulación.
Con la tecnología de cámara de secado de madera, el tiempo de secado de la madera aserrada es relativamente corto (de decenas de horas a varios días), la madera se seca a cualquier contenido de humedad final dado con la calidad requerida, el proceso de secado se presta a una regulación confiable.
El segundo método más importante y extendido de secado industrial de madera en aserraderos, realizado en pilas ubicadas en un área abierta especial (almacenes), lavada por aire atmosférico sin calefacción. La ventaja de la tecnología de secado de madera atmosférica es su costo relativamente bajo. Además, este método es el más suave. Desventajas: estacionalidad (el secado prácticamente se detiene en invierno); Larga duración; alto contenido de humedad final. La tecnología de secado atmosférico de madera se utiliza principalmente para secar madera aserrada en aserraderos para transportar el contenido de humedad y en algunas empresas de carpintería para secar e igualar el contenido de humedad inicial de la madera aserrada antes de secar en cámaras de secado de madera.
El secado en líquidos se realiza en baños llenos de un líquido hidrófobo (vaselina, aceite) calentado a 105-120 ° C. La transferencia intensiva de calor del líquido a la madera permite acortar el período de secado en comparación con el secado en cámara de 3 a 4 veces, en igualdad de condiciones. Este método se utiliza en la tecnología de conservación de la madera para reducir su contenido de humedad antes de la impregnación. Los intentos de aplicar secado de madera aserrada en vaselina en empresas de carpintería no han dado resultados positivos debido al hecho de que la madera después de dicho secado no cumple los requisitos para la madera para muebles y carpintería.
La tecnología de secado de madera por conducción (contacto) se lleva a cabo transfiriendo calor al material mediante conductividad térmica en contacto con superficies calientes. Se utiliza en pequeños volúmenes para secar materiales de madera delgados: chapa, madera contrachapada.
El secado por radiación de la madera ocurre cuando el calor se transfiere al material por radiación de cuerpos calientes. La eficacia del secado por radiación está determinada por la densidad de flujo de los rayos infrarrojos y su permeabilidad en cuerpos sólidos húmedos. La intensidad del flujo de energía radiante se debilita a medida que nos adentramos en el material. La madera es un material de baja permeabilidad a la radiación infrarroja (profundidad de penetración 3-7 mm), por lo que este método no se utiliza para secar madera aserrada. Se puede usar para secar materiales de láminas delgadas (chapa, madera contrachapada), además, este método se usa ampliamente en la tecnología de acabado de productos de madera para secar revestimientos de pintura y barniz. Como emisores se utilizan estufas eléctricas, resistencias eléctricas, quemadores de gas (sin llama), lámparas de iluminación incandescente con una potencia de 500 W y superior.
El secado rotatorio de la madera se basa en el uso de un efecto centrífugo, debido al cual se elimina la humedad libre de la madera cuando gira en las centrífugas. La eliminación mecánica de la humedad libre se logra con una aceleración centrípeta de al menos 100-500 g (g es la aceleración de la gravedad). Debido a la dificultad de equilibrar con precisión la centrífuga con una pila, tales aceleraciones aún no se han logrado en la práctica; solo se está desarrollando el desarrollo experimental de dispositivos apropiados. En los secadores rotativos industriales conocidos, la aceleración centrípeta no supera los 12 g. En estas condiciones, la deshidratación mecánica se produce en pequeña medida. Sin embargo, se observa la intensificación del proceso de secado en el rango de humedad por encima del límite de higroscopicidad.
Cuando el carrusel se instala en una cámara de secado, la tecnología para secar la madera es la misma que en las cámaras de lotes convencionales. El tiempo de secado en la primera etapa (desde el contenido de humedad inicial hasta el límite de higroscopicidad) se reduce varias veces según el espesor, la especie y el contenido de humedad inicial de la madera en comparación con el secado por convección convencional en las mismas condiciones. Aunque los secadores rotativos son económicos y proporcionan una alta calidad de secado, el método rotatorio aún no ha encontrado un uso industrial para secar madera aserrada.
Secado al vacío a presión reducida en cámaras especiales de secado selladas. Debido a la complejidad del equipo y la imposibilidad de obtener un bajo contenido de humedad final de la madera, el secado al vacío no tiene un significado independiente. Se utiliza en combinación con otros métodos de secado y como operación auxiliar en la preparación de madera para impregnación.
Secado dieléctrico: secado de madera en un campo electromagnético de corrientes de alta frecuencia, en el que la madera se calienta debido a pérdidas dieléctricas. Debido al calentamiento uniforme de la madera en todo su volumen, la aparición de un gradiente de temperatura positivo y un exceso de presión en el interior, su duración de secado dieléctrico es diez veces menor que el secado por convección. Debido a la complejidad del equipo, alto consumo de energía e insuficiente Alta calidad secado, el secado dieléctrico en sí no se usa ampliamente.
Es más efectivo utilizar tecnologías combinadas para secar madera, por ejemplo, dieléctrico convectivo y dieléctrico de vacío. Para el secado en masa, el uso de estos métodos no es económico, pero en algunos casos, especialmente cuando se secan madera y piezas en bruto caras y críticas de especies de madera difíciles de secar, estos métodos pueden encontrar aplicación.
Con la tecnología combinada dieléctrica-convectiva de secado de madera, también se suministra energía de alta frecuencia desde un generador HDTV especial a través de electrodos ubicados cerca de la chimenea, cargados en una cámara equipada con dispositivos térmicos y de ventilación.
El consumo de calor para el secado en la cámara de secado en este caso se compensa principalmente con la energía térmica del vapor suministrado a los calentadores, y se suministra energía de alta frecuencia para crear una diferencia de temperatura positiva sobre la sección transversal del material. Esta diferencia, dependiendo de las características del material y la rigidez del modo dado, es de 2-5 ° C. La calidad del secado por convección-dieléctrico de la madera aserrada es alta, ya que el secado se realiza con una ligera diferencia de humedad a lo largo del espesor del material.
Esta es otra forma de secar madera utilizando energía HDTV Esta tecnología aprovecha las ventajas del secado al vacío y dieléctrico. Debido al calentamiento de la madera en el campo de HFC a presión reducida, la ebullición del agua en la madera se logra a bajas temperaturas de la madera, lo que contribuye a la preservación de su calidad. El movimiento de la humedad en la madera durante el vacío: el secado dieléctrico de la madera es proporcionado por todas las fuerzas impulsoras principales de la transferencia de humedad: gradiente de contenido de humedad, temperatura, presión demasiada, lo que acorta el tiempo de secado.
En vacío: secado dieléctrico, se coloca una pila de madera en un autoclave o una cámara sellada, donde una bomba de vacío crea una presión reducida del medio (1-20 kPa). Cuanto menor sea la presión del medio, menor será la temperatura de evaporación de la humedad y la madera durante el secado. El consumo de calor para el secado lo proporciona el suministro de energía de alta frecuencia a la madera. Cuando se utiliza esta tecnología para secar madera, también surgen dificultades operativas: la complejidad del equipo, especialmente el ajuste y el funcionamiento de generadores de alta frecuencia, alto consumo de energía para el secado. Por lo tanto, al decidir sobre el uso de vacío - cámaras dieléctricas, primero es necesario desarrollar un estudio de factibilidad de acuerdo con las condiciones de una empresa en particular.
El método se basa en la transferencia de calor al material desde elementos ferromagnéticos (malla de acero) apilados entre filas de tableros. La pila junto con estos elementos se encuentra en un campo electromagnético alterno de frecuencia industrial (50 Hz), formado por un solenoide montado en el interior de la cámara de secado. Elementos de acero(mallas) se calientan en un campo electromagnético, transfiriendo calor a la madera y al aire. En este caso, hay una transferencia combinada de calor al material: de forma conductiva por el contacto de la malla calentada con la madera y por convección del aire circulante, que también es calentado por la malla.
La madera es un material "vivo" que cambia sus propiedades no solo durante el crecimiento, sino durante mucho tiempo después de la tala. La humedad es una de las características más importantes de la madera para su uso. Este material es muy susceptible a cambios. medio ambiente... Una de sus propiedades es la "respiración": la absorción y liberación de gases por las paredes celulares del material. Por el mismo principio, estas células absorben y liberan humedad.
¿Qué puede influir en el contenido de humedad del tejido leñoso? Hay 3 factores principales:
Especies de madera
La época del año en la que se cortó;
Características del clima.
Consideremos los conceptos de humedad de la madera más utilizados.
Este es el nivel de humedad que se encuentra en el árbol. en el momento del corte... También se le llama "humedad inicial". Este valor se utiliza como base para otras acciones con el lote de material: por ejemplo, puede calcular el tiempo y las condiciones de secado. El contenido de humedad puede variar en diferentes condiciones del 25 al 80%... Al determinar el contenido de humedad natural de un lote particular de material de madera, siempre tendremos en cuenta la "humedad en condiciones específicas".
Cuando la madera está en el mismo ambiente de aire durante mucho tiempo, sin cambios significativos en la humedad y temperatura del aire, el material alcanza una humedad de equilibrio. Este es un estado en el que el proceso de secado o saturación con humedad en estas condiciones se ha detenido y el porcentaje de humedad se ha vuelto constante. Cabe señalar que diferentes tipos de madera en las mismas condiciones logran indicadores casi iguales de humedad interna.
Dependiendo de las diferentes condiciones de detención, se distinguen 5 grados de humedad de la madera:
Mojado- Humedad superior al 100%, este estado se consigue mediante el almacenamiento prolongado de madera en agua.
Recién cortado- nivel de humedad del 50 al 100%.
Secar al aire- del 15 al 20%. Dichos indicadores se logran cuando se almacenan en el aire, difieren según la temperatura y la precipitación.
Secar en la habitación- del 8 al 10%. El nivel de humedad se establece cuando se almacena en interiores.
Completamente seco- madera con un contenido de humedad del 0%.
Hay 2 tipos de líquido en los tejidos de madera:
Humedad ligada- se encuentra dentro de las celdas del árbol.
Humedad libre- el que llena los poros y canales de los tejidos, pero aún no ha sido absorbido por las células.
Asociado con estos dos conceptos está el llamado punto de saturación de la fibra: ese porcentaje de humedad de la madera cuando se le quita toda la humedad libre, pero al mismo tiempo queda líquido ligado.
Para diferentes tipos de madera, este grado se determina del 23 al 31%.
Ceniza - 23%
Castaño, pino de Weymouth - 25%
Pino, abeto, tilo - 29%
Haya, alerce - 30%
Abeto de Douglas, secuoya - 30,5 -31%
Este valor es importante, ya que el volumen y tamaño de la madera cambia con el contenido de humedad desde 0% hasta el punto de saturación. Una vez que las celdas están completamente llenas de agua, el volumen del árbol no aumentará significativamente.
Medir la humedad de la madera con un medidor de humedad
Toma un bloque de madera.
La humedad absoluta es la relación entre la masa del líquido interno y la masa de la barra completamente seca.
El valor se calcula mediante la fórmula:
W = (m - m 0) / m 0 x 100,
donde, (m) y (m 0) - la masa de la barra húmeda y seca.
GOST 17231-78 interpreta este valor simplemente como "humedad". Pero este concepto es inconveniente de usar en los cálculos, ya que la cantidad de agua se refiere específicamente a la masa seca y no al peso total. Como resultado, surgen discrepancias: por ejemplo, 1000 g de madera contienen 200 g de humedad, pero la humedad absoluta se calcula como un 25%.
Este es un concepto más conveniente para los cálculos, ya que refleja la relación entre la masa del fluido interno y la masa total de la barra. La fórmula de cálculo es la más simple:
W rel. = m agua / m muestra x 100.
Esta fórmula se utiliza en el cálculo de un ingeniero de calefacción para determinar el volumen de agua evaporada de la leña. Según él, con un contenido de humedad del 20%, una barra de 1000 gramos contiene 200 gramos de humedad y 800 gramos de fibras secas, un resultado bastante lógico.
Uno de los factores que influyen en la humedad es el tipo de madera. Debido a la diferente estructura de las fibras, algunas rocas reaccionan instantáneamente a los cambios en el ambiente externo, absorben y liberan agua. Otros son más estables y se saturan de humedad muy lentamente.
Las rocas que absorben más activamente son hayas, peras, kempas.
El roble y el merbau se consideran estables y resistentes a los cambios.
Las rocas más secas tienden a agrietarse al encogerse. Moderadamente húmedos, como el roble, son más resistentes a tales fenómenos, menos cambios en sus propiedades cuando cambian las condiciones.
Al serrar en condiciones normales, el contenido de humedad de diferentes tipos de madera tiene los siguientes valores promedio:
Los pellets y las briquetas de combustible son apreciados por el bajo contenido de humedad del combustible. El contenido de humedad es del 8-12%. Con estas características, se genera una mínima cantidad de humo durante la combustión.
El nivel de humedad óptimo de la madera para la producción de pellets es del 12-14%. Las trituradoras de martillos también funcionan con astillas de madera con hasta un 65% de humedad, pero con tal humedad es imposible moler el material a la fracción requerida, por lo tanto, la molienda se lleva a cabo en varias etapas. Para llevar el aserrín triturado a la condición requerida, se utilizan complejos con tambores de secado.
¿Qué es la madera? Es un material compuesto por componentes hidrófilos que tiene una estructura porosa capilar y, por lo tanto, contiene constantemente una cierta cantidad de agua. Si consideramos un árbol vivo, aquí se necesita agua para mantener su vida, ya que juega un papel importante, como en el cuerpo humano. La cantidad de agua en el árbol se llama nivel de humedad. Y de hecho, esta es una de las características principales y más importantes de un árbol.
El indicador de humedad está directamente relacionado con la calidad del material, tiene gran influencia sobre sus propiedades y, en consecuencia, sobre su idoneidad para su uso en determinadas obras de construcción.
El nivel de humedad se indica como porcentaje y es la relación entre la masa de agua en la madera y su masa seca.
La humedad también influye y la interacción del material con el agua tiene características bastante significativas, especialmente para el procesamiento mecánico o químico, por ejemplo, pintura, impregnación con soluciones, aleación y almacenamiento, etc.
La madera tiene un alto contenido de celulosa y el agua tiene un efecto cuando se activa. A través de esta interacción, se produce papel. Primero, la madera se muele mezclándola con agua y luego, durante el moldeo, se elimina el agua, debido a esto, se forman fuertes uniones entre fibras en el material terminado.
Además, las propiedades de la madera determinan directamente las propiedades de los productos a partir de ella. Al usar dicho material, es necesario seleccionar madera en función de la humedad de la habitación, ya que tiende a adaptarse al microclima de la habitación. Por lo tanto, con falta de humedad, lo absorberá del aire y se hinchará, con un exceso de humedad, por el contrario, se secará. Después de la selección de la madera y su instalación, es necesario mantener constantemente las condiciones de humedad y temperatura de la habitación.
La humedad de la madera se divide en 2 tipos.:
La humedad relativa se define como el porcentaje de la masa de agua sobre la masa de todo el material.
La humedad absoluta es la relación entre el agua contenida en el árbol y la masa seca de la madera misma, la relación también se expresa como porcentaje. En el ejemplo del parquet, la humedad absoluta debe variar del 6 al 12%, para la máxima manifestación de sus capacidades operativas, este indicador debe ser del 9%.
El concepto de madera completamente seca significa un material que se ha secado hasta un peso constante a una temperatura de 102 a 106 grados Celsius. En este caso, también se necesitan los valores de la humedad relativa, se utilizan en el cálculo de la fracción de masa de los componentes del material como porcentaje del material absolutamente seco. Este tipo de humedad se utiliza para caracterizar muestras de madera comparándolas con respecto al contenido de agua.
Puede notar una distribución desigual del agua en diferentes partes del árbol. Por tanto, el tronco contiene menos agua que las raíces y las ramas; Las partes inferior y superior del tronco son más grandes que la mitad; albura arboles coniferos contienen más agua que la madera madura y abundante. En las coníferas, a su vez, el contenido de humedad del núcleo es menor que el de los árboles de hoja caduca, y el contenido de humedad se distribuye de manera menos uniforme en la sección transversal. Teniendo en cuenta la corteza, hay un contenido de humedad significativamente menor en la corteza que en la estopa, alrededor de 7 a 10 veces.
Con respecto al contenido de humedad de la madera recién cortada, es del 80-100%, para la madera flotante este indicador es 2 veces mayor. Y en el ejemplo de las coníferas, el contenido de humedad del grano es 2-3 veces menor que el contenido de humedad de la albura.
En la industria de la construcción, los grados de humedad se distinguen por un poco menos que en la consideración general.:
También se distinguen los tipos de agua en la madera, puede ser higroscópica y capilar. A partir de estos tipos, se agrega el nivel de humedad del material. La humedad higroscópica se localiza en las paredes celulares, capilar, a su vez, directamente en las propias células. El agua libre o capilar se elimina de la madera varias veces menos y también afecta menos las propiedades del material.
La saturación de humedad de la madera en el nivel inicial se lleva a cabo con la ayuda de agua higroscópica, y solo después del llenado completo de las paredes de las células comienza el llenado de las propias células. Por esta razón, es el cambio en la humedad unida (higroscópica) lo que ralentiza, detiene o acelera los procesos de deformación, contracción y cambios en las propiedades de resistencia y elasticidad. En ese momento, como un cambio en el nivel de humedad libre prácticamente no afecta ninguna propiedad ni proceso.
La absorción de agua es la capacidad única de la madera para absorber agua cuando está en contacto directo con ella durante mucho tiempo. Dado que el árbol es material natural, es muy susceptible a cambios en el microclima. La principal propiedad que proporciona la capacidad de adaptarse a diferentes condiciones climáticas es la higroscopicidad, es decir la capacidad de un material para cambiar el nivel de humedad, adaptándolo al nivel del medio ambiente.
La madera tiene la propiedad de "respirar", es decir, libera o absorbe los poros del aire cuando cambia el microclima de su entorno. Estos procesos tienen lugar gracias a paredes celulares... También debe tenerse en cuenta que con un microclima constante e invariable, el material tenderá gradualmente a un nivel constante de humedad, lo que se denomina estable o de equilibrio.
Higroscopicidad: propiedad de la madera para adaptarse, es decir, cambiar el nivel de su humedad, correspondiente al cambio en la humedad de su ambiente. En la mayoría de las especies de madera, el índice de higroscopicidad es del 30% a una temperatura de 20 grados centígrados.
Como se mencionó anteriormente, la humedad en la madera se divide en dos tipos: encuadernada y libre. Es la cantidad de humedad unida la que indica el nivel de higroscopicidad, y su cantidad máxima es el límite de higroscopicidad. Este límite puede fluctuar dependiendo de régimen de temperatura, a 20 о С es 30%, cuando cambia la temperatura, la humedad unida se vuelve libre y viceversa.
El nivel de humedad del material se reduce mediante el secado. Además, la humedad ligada químicamente puede estar presente en la madera, generalmente estas son sustancias que forman parte del material, pueden ser eliminadas por procesos químicos.
El límite de higroscopicidad no difiere según el tipo de madera. En la mayoría de los casos, constituye el 30% de la masa de madera (a una temperatura de 20 grados centígrados), este es un tipo de punto de saturación. El resto de la madera se satura con agua debido a la humedad libre.
Cuando el nivel de humedad cambia, dependiendo de la naturaleza del cambio, la madera puede secarse cuando el nivel de humedad disminuye o hincharse cuando aumenta.
En la mayoría de los casos, se observa un cambio visible de tamaño a lo largo de la sección transversal, con menos frecuencia se nota a lo largo de la sección longitudinal. Hablando de madera densa, está de moda notar su mayor peso y, en consecuencia, un mayor nivel de hinchamiento o encogimiento.
La cavidad de las celdas de madera contiene humedad libre, que está unida a las paredes de las celdas, respectivamente. El límite de saturación estándar de la madera es del 30% y, a medida que disminuye el nivel de humedad, el material se seca en consecuencia.
Si el límite de saturación para todas las rocas es prácticamente el mismo, entonces la capacidad de absorber humedad depende directamente de la estructura individual del material y, por lo tanto, de la roca. Algunas de las especies más higroscópicas son las hayas, kempas y peras. Reaccionan lo más rápido posible a los cambios en el microclima e inmediatamente comienzan a cambiar.
También hay especies estables de rocas que prácticamente no son susceptibles de cambio (si no hay un cambio global en las condiciones de temperatura y humedad), como el roble, el merbau, etc. También incluyen madera de bambú, que tiene nivel alto Resistencia a los cambios en las condiciones climáticas y las influencias ambientales adversas, este es uno de los pocos tipos que incluso se puede colocar en el piso del baño.
El nivel de humedad de cada una de las razas también es diferente. La madera con un contenido bajo de humedad de hasta el 15% (arce, abedul) tiende a secarse rápidamente y a agrietarse aún más. Material con contenido de humedad moderado, hasta un 20% (nuez, roble), se seca más lentamente y es más resistente al agrietamiento. Teniendo en cuenta el material con alto contenido de humedad, hasta un 30% (por ejemplo, aliso), podemos decir que tiene una gran resistencia al secado y, en consecuencia, a la formación de grietas en la superficie.
Para determinar las propiedades físicas y mecánicas de las especies de madera, se prueba, llevándola a una humedad normalizada, en promedio, este valor alcanza el 12%, mediante acondicionamiento a una temperatura de 18-22 grados y una humedad del aire de 60-70%. .
Hay varias formas de determinar el nivel de humedad de un material.
El contenido de humedad de la madera aserrada se determina mediante la siguiente fórmula:
Donde m con y m 0 es la masa del material original y seco, respectivamente.
Aquellos. de hecho, este indicador se determina pesando o usando un dispositivo especial.
El contenido de humedad de la madera flotante es del 200%, recién cortada - 100%, secada al aire - 15-20%.
El secado de la madera implica el proceso de eliminar la humedad del material hasta cierto valor.
El brillo de la madera es la propiedad de un material para reflejar la luz del sol que cae sobre él. Depende del tipo de madera, el grado de su suavidad y los indicadores de la propia iluminación. Un alto nivel de posesión de esta propiedad se distingue por rocas, la mayor parte de la superficie de las cuales está formada por rayos en forma de corazón. Es una propiedad decorativa y se tiene en cuenta a la hora de determinar el tipo de madera.
La propiedad dieléctrica de la madera es una capacidad que caracteriza la constante dieléctrica de un material.
El factor de hinchamiento es el hinchamiento promedio del material cuando el nivel de humedad aumenta en un uno por ciento.
El coeficiente de secado es el valor del secado promedio cuando el nivel de humedad se reduce en un uno por ciento.
El alabeo es la propiedad de la madera de cambiar, es decir, de perder su tamaño y forma bajo la influencia del entorno.
La deformación es longitudinal y transversal. La transversal depende del hinchamiento y la contracción en relación con las direcciones radial y tangencial, es causada por varios factores:
Longitudinal depende de la presencia de defectos de la madera: inclinación de fibras, nudos, etc.
También deformación de varios tipos ocurre cuando el equilibrio de tensiones en el material se altera durante el procesamiento posterior (fresado, división en tableros más delgados, etc.)
La deformación longitudinal ocurre con mayor frecuencia cuando se produce un cambio mecánico en la forma de la sección de materiales que se cortan de diferentes partes del árbol, o cuando se secan.
La madera seca tiene un alto nivel de resistencia, es menos susceptible a la deformación, no es susceptible a la descomposición, se adhiere con bastante facilidad y también es más duradera que la húmeda.
Una de las grandes desventajas de la madera aserrada es una reacción sensible a los cambios en el microclima de su entorno. En este sentido, cuando la humedad aumenta, absorbe agua, y cuando está en una habitación seca, por el contrario, emite humedad, por lo que se seca y se deforma.
Para evitar la destrucción de la estructura del material, es necesario mantener una humedad del aire constante, para un ambiente abierto es aproximadamente del 18%, para habitaciones cerradas el 10%.
También hay muchas formas de secar la madera. El primero es el secado natural o atmosférico. En este caso, la madera se seca sobre espacio abierto... Es necesario doblarlo a la sombra, también proporcionar un dosel y la presencia de un calado. Es imposible secar el árbol al sol, porque en este caso la parte superior se seca rápidamente, mientras que la parte interior permanece húmeda, lo que tiene sus inconvenientes. Como resultado, debido a la diferencia de tensión, aparecen grietas en la superficie y se acelera el proceso de deformación.
Al secar madera o tablas, deben apilarse en pilas sobre una base o cualquier base con una altura de al menos medio metro. Las tablas se colocan con la parte interior hacia arriba, esto reduce la posibilidad de deformaciones. Al secar en los bordes, por supuesto, el proceso será más rápido, pero el nivel de deformación será varias veces mayor.
También se recomienda colocar una carga pesada encima de la pila para reducir la deformación cuando se seca en húmedo. Además, los extremos de la madera deben pintarse con pintura al óleo u otro material repelente al agua, esto evitará que se agriete. El proceso de procesamiento debe iniciarse inmediatamente después del corte.
Si el material tiene un alto nivel de humedad, los extremos se secan previamente con un soplete y solo después de eso se procesan. La tabla en sí está completamente limpia de corteza para un secado más rápido y prevención de daños por insectos. Cabe señalar que la madera que no se quita de la corteza comienza a pudrirse rápidamente y está expuesta a infecciones fúngicas. Normalmente, después de este tipo de secado, el contenido de humedad del material es del 12-18%.
Hay otras formas de secar.
Humedad normalizada: el nivel de humedad del material alcanzado en condiciones estándar (humedad 60-70%, temperatura 18-22 grados)
Hinchazón volumétrica: proporciona un aumento en el nivel de agua unida en las paredes celulares hasta el límite.
La humedad relativa se define como el porcentaje de humedad sobre el peso húmedo del material. Dado que la madera es un material higroscópico, se esfuerza por lograr un contenido de humedad de equilibrio en relación con el microclima circundante. Por ejemplo, a una temperatura del aire de 20 grados y una humedad del 100%, el contenido de humedad de la madera en equilibrio con estos valores será igual al 30%.
Cabe señalar que un cambio rápido en el contenido de humedad de la madera provocará deformaciones o, por el contrario, una fuerte hinchazón.
Cuanto más masivo sea el elemento, más atención se debe prestar a su secado, ya que el secado desigual conlleva la formación de grietas. Al operar estructuras de madera, los cambios bruscos de temperatura y condiciones climáticas deben eliminarse si es posible.
La cantidad de contracción es diferente para cada dirección. Así, en el radial es 4-6% y en el tangencial 6-12 por ciento. Es debido a esta irregularidad, durante el proceso de secado, se produce una ligera deformación.
También debe saber que con un cambio brusco en las condiciones microclimáticas, surge una tensión interna en el material, lo que conduce a la deformación y el agrietamiento de la madera. La temperatura recomendada de la habitación en la que se instalan los elementos de madera es de 20 grados centígrados, con una humedad del 40-60%.
El nivel de humedad estándar para la madera utilizada con fines de construcción, especialmente para la producción de materiales encolados, es del 8 al 15%. Por lo tanto, el material requiere un secado obligatorio. A su vez, el secado natural toma más tiempo, de esta manera el secado de una tabla de 5 centímetros de espesor en condiciones estándar (temperatura 18-22 grados y humedad 50-60%) demora 30-40 días. El secado artificial llevará varias veces menos tiempo: 5-6 días, y a temperaturas elevadas, el tiempo de secado se reducirá a 3-4 horas.
El contenido de humedad del material después del secado debe cumplir necesariamente con los estándares operativos para un tipo particular de trabajo.
Con un secado prolongado, la humedad del material se evapora, lo que puede provocar una deformación significativa. El proceso de secado en sí dura hasta que el material alcanza un cierto límite en términos de humedad, el límite depende del microclima en el que se produce el secado. El proceso de absorción de humedad es similar. Además, en algunos casos, se lleva a cabo la contracción, es decir, el cambio de tamaño eliminando la humedad unida, mientras que si se elimina la humedad libre, la contracción no se produce.
Al igual que el secado, la contracción afecta las dimensiones lineales no en proporción directa, por lo que la contracción en la dirección tangencial es de hasta el 10% y en la dirección radial solo hasta el 3.5%.
Con un proceso de secado continuo, la humedad de la madera se reduce al límite higroscópico, es decir, al 0%. Al llevar a cabo dicho procedimiento, es necesario controlar cuidadosamente la distribución uniforme de la humedad; de lo contrario, se pueden formar tensiones internas que causarán deformaciones y cambios de tamaño durante el procesamiento mecánico de la madera.
El proceso de secado por convección en sí mismo provoca una distribución desigual de la humedad, lo que contribuye al secado desigual del material y, en el futuro, a la aparición de tensiones internas.
