Descripción del proceso de secado de madera
Cuando la madera se seca en un medio gaseoso con una cierta temperatura y humedad, y el cambio de contenido de humedad de la madera se mide cada cierto tiempo, se obtiene lo que se denomina “Curva de Secado”. Se dibuja con el tiempo como abscisas y el contenido de humedad como ordenadas.
El proceso de secado se puede analizar en la curva de secado. Todo el proceso de secado de la madera se puede dividir en tres etapas:
✓ Etapa de precalentamiento
En el gráfico la etapa AB es la etapa de precalentamiento de la madera. En esta etapa, por un lado, se debe aumentar la temperatura del medio en el horno de secado y, al mismo tiempo, se debe aumentar la humedad al 90% -100%. El objetivo es evitar que la humedad de la madera se evapore temporalmente en el aire y elevar la temperatura al valor requerido desde la superficie hacia el centro. El tiempo necesario para el precalentamiento varía según la especie del árbol y el grosor. Después de precalentar, la temperatura y el contenido de humedad de la madera se distribuyen uniformemente a lo largo de la sección. En este momento, la temperatura y la humedad del medio se debe reducir de acuerdo al programa de secado predeterminado.
✓ Etapa de secado a velocidad constante
La línea recta BC inclinada hacia abajo en el gráfico indica la etapa de secado a velocidad constante. Esta etapa es el período de evaporación del agua libre. Mientras la temperatura, la humedad y la velocidad de circulación del aire en el medio permanezcan sin cambios, la velocidad de reducción del contenido de agua también permanece sin cambios.
El final del tramo BC en el gráfico no significa que el agua libre en la madera se haya eliminado por completo. Dado que todavía existe agua libre dentro de la madera después de la evaporación del agua libre en la superficie.
En la etapa de secado a velocidad constante, cuanto más alta es la temperatura del aire y más baja la humedad, más fuerte es la evaporación del agua libre. A esto se denomina estado de secado ideal.
✓ Etapa de secado por desaceleración
Después de que se evapora el agua libre, el agua adsorbida comienza a evaporarse. Con la evaporación del agua adsorbida, el proceso de evaporación se profundiza gradualmente hasta la parte micro capilar. Cuanto mayor es la fuerza de adsorción del sistema micro capilar sobre el agua adsorbida, más tiempo de calor necesita absorber el agua durante la evaporación, y más largo es el proceso de secado. Por ende, más lento disminuye el contenido de agua.
Por lo tanto, la etapa de secado por debajo del punto de saturación de la fibra se denomina etapa de secado por desaceleración, en la línea CD del gráfico se indica esta etapa. En la etapa de secado por desaceleración, para aumentar la tasa de evaporación del agua, se debe aumentar la temperatura media, se debe reducir la humedad y se debe mantener una mayor tasa de circulación de aire. Sin embargo, la tasa de evaporación del agua está restringida por la tasa de conducción de agua interna de la madera, y la tasa de conducción de agua interna es la que determina la tasa total de secado.
Movimiento de la humedad interna durante el secado de la madera
La humedad en la madera puede moverse bajo ciertas condiciones. El agua puede moverse a lo largo de la dirección de la veta y descargarse desde ambos extremos. Para la mayoría de las tablas, la longitud es mucho mayor que el grosor y el ancho. Por lo tanto, el área lateral de la placa es mucho más grande que el área final. Sin embargo, la conducción de la humedad a lo largo de la fibra es más fácil que a través de la fibra, pero la conducción a través de la fibra juega un papel decisivo en el secado de la madera.
En el proceso de secado de la madera, las principales fuerzas impulsoras del movimiento del agua en la madera son el gradiente de contenido de agua y el gradiente de temperatura.
Evaporación de la humedad en la superficie de la madera
La evaporación de la humedad en la superficie de la madera siempre tiene lugar a una determinada temperatura, humedad y velocidad de circulación del aire. Generalmente, la humedad del aire en el horno de secado es siempre inferior al 100%, mientras que la temperatura del aire es mucho más alta que la temperatura normal. Por lo tanto, el contenido de humedad de equilibrio del aire es menor que el de la superficie de la madera, entonces el agua de la superficie de la madera se evaporará en el aire.
La tasa de evaporación del agua en la superficie de la madera depende de la temperatura y la humedad del aire. Cuando la temperatura del aire aumenta o la humedad disminuye, aumenta la tasa de evaporación de la humedad en la superficie de la madera. Por el contrario, cuanto menor es la temperatura del aire, mayor es la humedad y más lenta será la tasa de evaporación de la humedad superficial, y más tiempo tardará el secado.
La velocidad del aire que circula en la superficie de la madera también tiene una influencia importante en la evaporación del agua. Si el aire en la superficie de la madera no fluye, pronto aparecerá una película de vapor de agua saturado que no fluye, llamada capa límite, que rodea la superficie de la madera con una humedad relativa del 100% y la humedad en la superficie de la madera solo puede ingresar al aire a través de la capa límite por difusión lenta. Al mismo tiempo, la capa límite también dificulta la transferencia de calor. De esta forma se ralentiza la velocidad de secado. Por lo tanto, es necesario aumentar la velocidad de circulación del aire en la superficie de la madera, para eliminar la capa saturada de vapor de agua y mantener la velocidad de evaporación dentro de un rango apropiado.
Durante este período, si la temperatura y la humedad del aire permanecen sin cambios, la intensidad de la evaporación del agua permanecerá sin cambios. Cuando se completa la evaporación del agua libre y el agua absorbida ha comenzado a evaporarse, la evaporación del agua se mueve gradualmente desde el interior de la madera hacia la superficie, cambiando a la evaporación del agua absorbida. La cantidad de calor requerido para la evaporación del agua por unidad de masa aumenta, mientras que la intensidad de la evaporación tiende a disminuir.
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