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CURSO DE TECNOLOGÍA DE LA MADERA Y
PRODUCTOS FORESTALES
ESTADO DEL ARTE DEL SECADO DE LA MADERA
EN EUROPA
Situación Forestal
Luis Acuña Rello
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ESTADO DEL ARTE DEL SECADO DE LA
MADERA EN EUROPA
MANUAL TECNICO DE SECADO DE MADERAS
Marta Conde García
Juan I. Fernández-Golfín Seco
EVOLUCIÓN DE LA TECNOLOGÍA
• Secado al aire, mayoritario en el Sur
• Creciente interés por el secado artificial
– Desde verde (control pérdidas)
– Con regulación sofisticada (minimizar pérdidas)
– Multiplicidad de métodos
• La operación de secado configura la
organización de la empresa
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Luis Acuña Rello
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CLASIFICACIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS
• Secado a presión atmosférica
– Por convección
• A temperatura media (<80ºC)
• A temperatura elevada ACT 90/60
• A alta temperatura (>100ºC)
• Con vapor sobrecalentado
– Por conducción: prensas
– Por radiación: UV, solar
– Por agitación molecular (RF, Inducción, Microondas)
• Secado al vacío
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SECADO A PRESIÓN ATMOSFÉRICA
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SECADO EN CÁMARA POR CONVECCIÓN
Tradicionales a temperatura media (<80ºC)
– Con calderas y fluido caloportador
– De fuego directo o indirecto
– Por bomba de calor
Estos secaderos son:
-Los más habituales
-Los más elásticos (en cuanto a oferta)
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Secaderos tradicionales con caldera
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Secaderos tradicionales con caldera
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Secaderos tradicionales con caldera
Potencia calorífica instalada necesaria en el secadero (en Kcal/h m3)
Humedad inicial
>30%
<30%
Madera de secado lento (roble, tropicales)*
4.000
3.000
Maderas de secado medio (haya, exóticas)*
6.000
5.000
Maderas de secado rápido(pinos)*
8.000
7.000
Secado a 90-100ºC (pino)*
12.000
10.000
Secado ACT 90/60
20.000
No recomendable
Secado AT (alta temperatura)
30.000
No recomendable
*Datos Joly y More-Cevalier (1980)
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Secaderos tradicionales por convección
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Secaderos por convección
• Turbinas axiales de 800-900 mm
• Caudal normal de 30.000 m3/h
• Reversibles
• Aluminio
• Motores IP 55H, normalmente de
3 kW
• Cuerpo aluminio y eje acero
inoxidable
• Variadores de frecuencia
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Secaderos por convección
Valores “normales” para la ventilación:
–
–
–
–
–
Potencia unitaria: 0,24-0,30 kW/m3
Caudal unitario: 2400-3000 m3/h/m3
Número de ventiladores: 6-8 (100 m3)
Diámetro de turbinas: 800-900mm
Velocidad del aire:
• Frondosas: 1,5-3,0 m/s
• Coníferas: 3,0-6,0 m/s
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Secaderos por convección
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Secaderos por convección
Métodos
Control humedad relativa
 Sondas de humedad de equilibrio
 Psicrómetros electrónicos
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Secaderos por convección
Métodos
Control de la temperatura
 Termómetros analógicos
 Pirómetros digitales
 Termorresistencias Pt100
 Termopares
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Secaderos por convección
Equipos de regulación y control
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Secaderos de convección con quemadores
• Fuego directo=> Gases de combustión en
contacto directo con madera
• Fuego indirecto=>Combustión producida en
hogar independiente
Combustibles:
• Gas (natural, propano)
• Gas-oil o fuel
•…..
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Secaderos de convección con quemadores
Fuego indirecto
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Secaderos de convección con bomba de calor
(HPD)
Se trata de un circuito clásico de aire acondicionado
diseñado específicamente para este uso, teniendo
en cuenta:
– Riesgos de corrosiones
– Energía demandada
– Salto térmico dentro/fuera
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Humedad
20
Aire húmedo y frío
Madera
EVAPORADOR
O B. FRÍA
Aire seco y frío
Aire caliente y
seco
Condensados
CONDENSADOR
O B. CALIENTE
Aire caliente y
seco
EQUIPOS HPD TRADICIONALES
-Circuito cerrado
-Alta eficiencia térmica
-Elevada duración
C
Secaderos de convección con bomba de calor
Habitualmente la BC
se usa para:
•Control de humedad
•Recuperar el calor
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NUEVA TECNOLOGÍA HPD
Humedad
22
Aire húmedo y frío
Madera
CIRCUITO DE
AGUA
Q9
CIRCUITO
C/REFRIGERANTE
Q8
Aire seco y
caliente
Batería caliente
Aire/agua
Aire seco y
caliente
Q10
Contador
agua
Batería fría
aire/agua
Aire seco y frío
Q1
EVAPORADOR
O B. FRÍA
W
PB
C
Agua
condensada
CONDENSADOR
O B. CALIENTE
Q2
Q3
Q4
Q11
Aire seco y frío
Q7
Q6
Q5
Q11+Q3+Q5=Q6
QUEMADOR
Q4+Q1+W=Q2
Q6=Q7+Q8
Q8=Q1+Q9
Q9+Q10=Q11
Q3+Q5+Q10=Q1+Q7
Circuito de agua
Q2-Q3=Q4
Q1+W=Q3
Circuito
refrigerante
Secaderos de convección con bomba de calor
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Secaderos de convección
con bomba de calor
VENTAJAS respecto secado tradicional con calderas
Elevada eficiencia energética
•Coníferas: 0,64-0,73 kWh/l (1,1-1,2)
•Frondosas: 1-1,3 kWh/l
(1,4-1,5)
Elevada calidad de secado
Madera de color claro
Duración similar (maderas moderadamente permeables)
DESVENTAJAS
Duración más larga en maderas altamente permeables
Dependencia de la energía eléctrica, mantenimiento
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Secaderos de convección ACT 90/60
• Modificación del sistema AT
• Fases del proceso
– Fase inicial de vaporizado a baja presión (2 h)
– Secado a Ts=85-90ºC y Th=60ºC
– Vaporizado final (4 h)
•
•
•
•
Exige 20.000 kcal/h.m3
Velocidad de aire de 4-5 m/s
Adecuado sólo para madera muy permeables
Duración de 5 días para 50 mm desde verde
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Secaderos de convección a Alta Temperatura
• Temperatura de secado: 105-130ºC
• Sólo aplicables a determinadas maderas
• Dos métodos:
– Secado a alta temperatura (Th<100ºC): 120/70
– Secado en vapor sobrecalentado (Th=100ºC)
• Sólo aplicable a maderas determinadas
• Actualmente sólo se usa con pino radiata en
Chile, Nueva Zelanda y Australia
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Secaderos de convección a Alta Temperatura
Condicionantes de calidad:
– Bajo contenido en resina
– Nudos muertos
– Humedad inicial (verde)
– Espesor (<50 mm)
– Solo sección rectangular
– Permeabilidad alta
– Baja tendencia al colapso
– Coloración madera
– Madera sin extractivos
– Consumo 1,6-1,7 kwh/kg
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MÉTODO 120/70 SOBRE P. RADIATA
(Chile)
Ventiladores a 7-8 m/s cambiando c/2 horas
Calentamiento en 4-6 h
Pesos de 900 kg/m2
Duración 17-18 horas+5-6 acondicionado
Producción (100 m3): 4.000 m3/mes
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COMPARACIÓN DE MÉTODOS CON
P.RADIATA de 40 mm (Chile)
Secado tradicional
 Temperatura seca de 90ºC
4-5 días
 4-5 días (según época)
Secado 90/60
 Temperatura seca de 90ºC y húmeda de 60ºC
 27 horas+5 horas de acondicionado
32 horas
Secado 120/70 (AT)
 Temperatura seca de 120ºC y húmeda de 70ºC
 17-18 horas+5-6 h de acondicionado
Situación Forestal
24 horas
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SECADEROS EN CÁMARA
POR CONDUCCIÓN
 Aplicable a maderas homogéneas
(coníferas) o frondosas de
porosidad difusa (p.e. Haya)
 Recomendable hacer uso de
piezas de limitada longitud ya que
el flujo de vapor predominante es
el axial
Secado en prensa
Pressure
 El uso de platos de prensa
ligeramente rayados permite un
escape continuo del vapor de agua
(flujo transversal)
Heating plate
Timber
Feeding
 Es conveniente establecer cortos
periodos de descompresión para
permitir la relajación de tensiones
y la contracción de las piezas de
madera
Tray
Pressure
Esquema de una planta de secado con una prensa
multiplatos provista de sistema de alimentación
Situación Forestal
 La presión más recomendable
varía entre 0,3 y 0,8 MPa (evitando
compresión superficial). Hitwood
hace uso de 0,2 a 0,5 Mpa.
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SECADEROS EN CÁMARA
POR RADIACIÓN
 El calentamiento se consigue por el impacto de ondas
electromagnéticas de características diversas generadas en
fuentes apropiadas
Radiación térmica
Radiación solar
• Secado
Solar
• Secado mediante Lámparas UV (Sólo chapas)
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SECADO POR AGITACIÓN
MOLECULAR
 Por Inducción electrostática (Radio Frecuencia)
 Por Inducción magnética
 Por acción de las microondas
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Efecto de la agitación molecular:
 La Inducción electrostática, la Inducción magnética y las Microondas se
generan de forma distinta pero los efectos sobre la materia son similares.
Moléculas de agua (DIPOLOS)
dispuestas al azar
Las moléculas de agua se
ordenan siguiendo la
dirección de las lineas de
fuerza o microondas que
atraviesan el cuerpo.
Situación Forestal
Las moléculas de agua giran a
gran velocidad (hasta 2 millones
por segundo) siguiendo las
vibraciones de la onda (o el
campo eléctrico o magnético),
produciéndose calor en el cuerpo
(agitación molecular).
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Secado por Inducción
electrostática (Radio Frecuencia)
•
•
•
La madera húmeda es colocada como dieléctrico en un condensador
plano acoplado a un circuito eléctrico de CA de alta frecuencia.
El calor se genera por agitación molecular (orientación dipolar) que se
produce al orientarse los dipolos en la dirección de las líneas de fuerza
un campo eléctrico de sentido variable a muy alta frecuencia
Se suele usar en combinación con el secado al vacío
Cold electrode
Hot electrode
Cold electrode
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Secado por Inducción
Magnética
 La madera húmeda es colocada en el interior de un solenoide por el que
circula una CA de muy alta frecuencia.
 El calor se genera por la agitación molecular (orientación dipolar) que
se produce al orientarse los dipolos en la dirección de las líneas de
fuerza de un campo magnético de sentido variable a muy alta frecuencia
Método en desuso por sus altos consumos eléctricos
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Secado por Microondas
 La madera húmeda es atravesada por ondas electromagnéticas
generadas por un magnetrón en el campo de las microondas
 El calor se genera por la agitación molecular (orientación dipolar)
que se produce al orientarse los dipolos en la dirección de las
ondas electromagnéticas
 Menor uniformidad en el calentamiento que con los métodos de
Inducción por distribución menos homogénea de las ondas
Ventilador
Magnetrón
Puerta estanca a las
ondas
Plato giratorio para
homogenizar
distribución ondas
Paredes impermeables
a las ondas
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SECADO AL VACÍO
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Secado al vacío: tecnologías
disponibles
• Convectivo
Tecnología más
común hoy en día
1.Períodos intermitentes de calentamiento bajo presión
normal y de secado secado bajo vacío. = Secado al vacío
discontinuo
2. Transmisión contínua del calor en condiciones de vacío
(=Secado
Secadoal
alvacío
vacíocon
convapor
vaporsobrecalentado
sobrecalentado; pAbs = 100...250
mbar). Debe existir suficiente vapor de agua para asegurar la
transmisión de calor por convección al alta velocidad (vsteam 
20-30 m/s) = Secado al vacío continuo
• Conductivo
Por contacto directo de la madera con los platos calefactores
(en vez de rastreles). La presión se mantiene constante y tan
baja como sea posible. = Secado al vacío continuo (platos)
• Inducción
electrostática
Los electrodos caliente/frío deben estar integrados en la vasija.
La transmisión de calor es continua y la presión debe ser tan
Secado
vacío
continuo por RF
baja como sea posible. = Secado
al al
vacío
continuo
Tecnología
emergente
• Microondas
Situación Forestal
El generador de microondas (Magnetrón) debe estar integrado
dentro de la vasija. La transmisión de calor es continua y la
presión debe ser tan baja como sea posible. = Secado al vacío
continuo
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1,5-2,2 kWh/kg
Capacidad < 30 m3
Secado al vacío: tecnologías disponibles
Vacío contínuo con platos y presión
Cuidadoso manejo de
los platos
calefactores
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Secado al vacío con vapor sobrecalentado. Equipos
Motor valve
• Sistema de calentamiento
(radiadores y caldera)
Circulation
pump
Heating
medium
• Sistema de circulación del
vapor (ventiladores): 20-40
m/s
Vapour exhaust
to vacuum pump
Sensors
Controlling
Computer
Insulated pressure vessel
Fan
• Condensador, bomba(s)
de vacío
Cooling water
Circulation
pump
Cooling
device
Control panel
(connected to
measuring sensors, regulation
units, pumps
and controlling
computer)
• Vasija de presión, puerta
de acceso y vagonetas)
Cooling
water
• Elementos auxiliares
(deflectores, tanque de
condensados, ..)
• Sensores, reguladores y
sistema de control (PC)
internal condensation device
Vacuum pump
Insulated
front door
VAK-09 e/ JBR
Situación Forestal
Condensate pipe
Condensate bin
( volume measurement)
Luis Acuña Rello
± similares
características en
todos los fabricantes
(IWT, Hildebrand,..)
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Secado al vacío con vapor sobrecalentado. Detalles de plantas
Vasijas prismáticas o cilíndricas diámetro de
tambor de 4-6 m y longitud de hasta 30 m.
Volúmenes útiles de hasta 230 m3
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Luis Acuña Rello
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Secado al vacío continuo con Radio frecuencia (RF/V)
Cold electrode
“Hot” electrode
Steamcondenser
Radiofrequencygenerator
Hot electrode
Vacuumpump
“Cold” electrode
Ground
Cold electrode
Esquema de un secadero RF/V
•
Calentamiento de la madera húmeda por
agitación molecular (campo eléctrico)
•
La madera húmeda actúa como un
material dieléctrico
•
Poder de absorción del material
Situación Forestal

P  0,556  f  E 2  ε''  1012 W/cm3
P
f
E
”
[W/cm³]
[Hz]
[V/cm]
[-]

Potencia por unidad volumen
Frecuencia
Campo eléctrico
Factor disipación madera
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Secado al vacío continuo con Radio frecuencia (RF/V):detalle de planta
HeatWave 5.20
• Capacidad de 5 m3 netos
• Potencia RF de 20 kW
Ventajas
• Duración muy reducida
• Permite secado de madera muy
gruesa
• Calidad de secado muy buena
• Apilado sin rastreles
Situación Forestal
Desventajas
• Limitado a maderas altamente
permeables
• Inversión elevada
• Altos costes energéticos
(electricidad)
• Baja eficiencia del generador-RF
(η = 0,55..0,65)
• Vida limitada del tubo RF (aprox.
4000Rello
- 8000 h)[email protected]
Luis Acuña
SECADO AL VACÍO
Resumen
INDICACIÓN GENERAL:
– Frondosas duras o dífíciles y de alto valor
– Coníferas desde 60 mm de espesor (viguería)
CALIDAD DE SECADO ELEVADA PERO SECADEROS
MUY COMPLEJOS Y COSTOSOS. TECNOLOGÍA
EMERGENTE
Situación Forestal
Luis Acuña Rello
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RESUMEN FINAL
• LA TECNOLOGÍA MÁS USADA EN EUROPA ES EL
SECADO TRADICIONAL CONVECTIVO EN CÁMARA A
TEMPERATURA MEDIA (<80ºC) Y CON CALDERAS
• PARA ESPECIES MUY PERMEABLES HAY
CRECIENTE INTERÉS POR SECADO ACT 90/60
• SECADO A ALTA TEMPERATURA ABANDONADO
• HAY INTERÉS POR EL SECADO AL VACÍO PERO
TODAVÍA ESTÁ EN FASE DE DESARROLLO
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Luis Acuña Rello
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LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN
• DISEÑO DE TÉCNICAS DE EVALUACIÓN Y
MEJORA DE LA CALIDAD DEL SECADO
• MODELIZACION DEL PROCESO
• DISEÑO DE NUEVOS MÉTODOS DE
MEDICIÓN DE LA HUMEDAD DE LA MADERA
Situación Forestal
Luis Acuña Rello
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Muchas gracias
Situación Forestal
Luis Acuña Rello
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