Del Doctor de la Madera: Entrenamiento sobre la madera y la humedad

Por el Dr. Eugene Wengert – Material con derechos de autor.
Utilizado con permiso de Wagner Meters

La madera y los productos de madera, incluso aunque hayan sido secados en horno, siempre están ganando o perdiendo humedad en un intento de lograr un equilibrio de humedad con su entorno.

En otras palabras, la madera se humedecerá en lugares más húmedos y se humedecerá en lugares más secos. Esta humedad puede volverse crítica si se reconoce que la madera se hincha al humedecerse y se contrae al humedecerse.

Además, la madera se mecaniza y se encola mal si el contenido de humedad es demasiado alto o demasiado bajo.

Por el Dr. Eugene Wengert – Material con derechos de autor.
Utilizado con permiso de Wagner Meters

El contenido de humedad de una pieza de madera y su equilibrio con el entorno se determinan mediante la humedad relativa del aire que la rodea. Esto se aplica tanto si se trata de madera aserrada y el proceso de fabricación consiste en un componente sin terminar en tránsito o almacenamiento, como si se termina con recubrimientos, como el barniz, y se pone en uso.

La temperatura no afecta significativamente el contenido de humedad y, por lo tanto, tampoco provoca que la madera se contraiga o hinche de forma significativa. Esta falta de sensibilidad térmica es una ventaja de la madera en comparación con otros materiales de construcción como el aluminio o el plástico.

Antes de continuar, analicemos la relación crucial entre la humedad relativa y el contenido de humedad. Para una humedad relativa promedio dada en el aire, existe un contenido de humedad promedio al que la madera se equilibraría.

Por ejemplo, si la humedad relativa del aire es del 30 %, la madera almacenada en estas condiciones alcanzará un contenido de humedad del 6 %. Este valor de equilibrio final puede tardar horas, días, semanas o incluso meses.

El tiempo depende de muchos factores, entre ellos el tamaño de la pieza de madera, cuanto más gruesa sea, más tardará; la orientación de la veta, y la veta será más corta; la temperatura del aire ambiente, y cuanto más caliente sea, más corta será; y el recubrimiento aplicado si hay alguno, la madera recubierta tardará más.

La humedad en el aire se denomina contenido de humedad de equilibrio o EMC.

Para nuestro ejemplo de 30% de humedad relativa, el aire tiene un 6% de EMC.

Hay cuatro valores clave de humedad relativa y EMC correspondiente que un fabricante o usuario de madera debería conocer muy bien y, de hecho, sería conveniente memorizar.

Los dos primeros, del 6 % al 9 % de CEM, corresponden a una humedad relativa del 30 % al 50 %, respectivamente. Son muy importantes, ya que son los valores típicos para interiores de oficinas y hogares con calefacción y aire acondicionado en la mayor parte de Norteamérica. Estos valores se aplican a la madera, ya sea verde o secada al horno, así como a piezas brutas, componentes manufacturados, gabinetes, muebles y carpintería.

En climas fríos, las condiciones interiores pueden ser incluso más secas que un 6% de EMC. En plantas de fabricación con sistemas de extracción de polvo y donde el aire se calienta para mayor comodidad, las condiciones en planta también suelen ser más secas que un 6% de EMC, a menos que el aire esté humidificado. Por otro lado, en los meses húmedos de verano, especialmente sin aire acondicionado, las condiciones en hogares, oficinas e instalaciones de fabricación pueden, en ocasiones, superar el 9% de EMC.

En las exposiciones exteriores protegidas de la lluvia en la mayor parte de los EE. UU., incluidos almacenes, cobertizos sin calefacción e incluso casas sin calefacción que están en construcción, el aire tiene un promedio de 12 % de EMC equivalente a un 65 % de humedad relativa.

En zonas costeras como Miami, Nueva Orleans y Seattle, y en climas insulares como Jamaica y Japón, la EMC es mayor. En interiores, la EMC puede alcanzar hasta un 12 % y en exteriores, hasta un 16 %.

La madera sin recubrimiento cambia su contenido de humedad más rápidamente que la madera de buena calidad recubierta. Sin embargo, tenga en cuenta que el recubrimiento solo ralentiza la variación del contenido de humedad. A menudo, los productos de madera con recubrimiento cambian su contenido de humedad con bastante lentitud, lo que significa que las condiciones extremas breves de sequedad o humedad extrema no serán tan pronunciadas como en los productos sin recubrimiento.

Otro concepto básico: el secado en horno no produce un producto de madera que no altere su humedad. Toda madera cambia su contenido de humedad cuando esta cambia. El secado en horno es simplemente una técnica rápida y de calidad para reducir el contenido de humedad de la madera al valor deseado. Si la madera secada en horno se seca correctamente, pero las piezas y componentes fabricados con ella no se manipulan adecuadamente y se deja que recuperen la humedad, es de esperar que se produzca una contracción posterior en el entorno seco de una planta de fabricación o en el hogar u oficina del cliente.

Hablaremos sobre la medición de la EMC y el contenido de humedad en breve. Pero, antes de hacerlo, consideremos algunas de las razones de nuestra gran preocupación por el contenido de humedad.

Por el Dr. Eugene Wengert – Material con derechos de autor.
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El contenido de humedad de una pieza de madera y su equilibrio con el entorno se determinan mediante la humedad relativa del aire que la rodea. Esto se aplica tanto si se trata de madera aserrada y el proceso de fabricación consiste en un componente sin terminar en tránsito o almacenamiento, como si se termina con recubrimientos, como el barniz, y se pone en uso.

La temperatura no afecta significativamente el contenido de humedad y, por lo tanto, tampoco provoca que la madera se contraiga o hinche de forma significativa. Esta falta de sensibilidad térmica es una ventaja de la madera en comparación con otros materiales de construcción como el aluminio o el plástico.

Antes de continuar, analicemos la relación crucial entre la humedad relativa y el contenido de humedad. Para una humedad relativa promedio dada en el aire, existe un contenido de humedad promedio al que la madera se equilibraría.

Por ejemplo, si la humedad relativa del aire es del 30 %, la madera almacenada en estas condiciones alcanzará un contenido de humedad del 6 %. Este valor de equilibrio final puede tardar horas, días, semanas o incluso meses.

El tiempo depende de muchos factores, entre ellos el tamaño de la pieza de madera, cuanto más gruesa sea, más tardará; la orientación de la veta, y la veta será más corta; la temperatura del aire ambiente, y cuanto más caliente sea, más corta será; y el recubrimiento aplicado si hay alguno, la madera recubierta tardará más.

La humedad en el aire se denomina contenido de humedad de equilibrio o EMC.

Para nuestro ejemplo de 30% de humedad relativa, el aire tiene un 6% de EMC.

Hay cuatro valores clave de humedad relativa y EMC correspondiente que un fabricante o usuario de madera debería conocer muy bien y, de hecho, sería conveniente memorizar.

Los dos primeros, del 6 % al 9 % de CEM, corresponden a una humedad relativa del 30 % al 50 %, respectivamente. Son muy importantes, ya que son los valores típicos para interiores de oficinas y hogares con calefacción y aire acondicionado en la mayor parte de Norteamérica. Estos valores se aplican a la madera, ya sea verde o secada al horno, así como a piezas brutas, componentes manufacturados, gabinetes, muebles y carpintería.

En climas fríos, las condiciones interiores pueden ser incluso más secas que un 6% de EMC. En plantas de fabricación con sistemas de extracción de polvo y donde el aire se calienta para mayor comodidad, las condiciones en planta también suelen ser más secas que un 6% de EMC, a menos que el aire esté humidificado. Por otro lado, en los meses húmedos de verano, especialmente sin aire acondicionado, las condiciones en hogares, oficinas e instalaciones de fabricación pueden, en ocasiones, superar el 9% de EMC.

En las exposiciones exteriores protegidas de la lluvia en la mayor parte de los EE. UU., incluidos almacenes, cobertizos sin calefacción e incluso casas sin calefacción que están en construcción, el aire tiene un promedio de 12 % de EMC equivalente a un 65 % de humedad relativa.

En zonas costeras como Miami, Nueva Orleans y Seattle, y en climas insulares como Jamaica y Japón, la EMC es mayor. En interiores, la EMC puede alcanzar hasta un 12 % y en exteriores, hasta un 16 %.

La madera sin recubrimiento cambia su contenido de humedad más rápidamente que la madera de buena calidad recubierta. Sin embargo, tenga en cuenta que el recubrimiento solo ralentiza la variación del contenido de humedad. A menudo, los productos de madera con recubrimiento cambian su contenido de humedad con bastante lentitud, lo que significa que las condiciones extremas breves de sequedad o humedad extrema no serán tan pronunciadas como en los productos sin recubrimiento.

Otro concepto básico: el secado en horno no produce un producto de madera que no altere su humedad. Toda madera cambia su contenido de humedad cuando esta cambia. El secado en horno es simplemente una técnica rápida y de calidad para reducir el contenido de humedad de la madera al valor deseado. Si la madera secada en horno se seca correctamente, pero las piezas y componentes fabricados con ella no se manipulan adecuadamente y se deja que recuperen la humedad, es de esperar que se produzca una contracción posterior en el entorno seco de una planta de fabricación o en el hogar u oficina del cliente.

Hablaremos sobre la medición de la EMC y el contenido de humedad en breve. Pero, antes de hacerlo, consideremos algunas de las razones de nuestra gran preocupación por el contenido de humedad.

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Como ya mencionamos, pero es tan crucial que merece la pena repetirlo, la mayoría de las oficinas y hogares en Norteamérica tienen una CEM interior promedio del 6% al 9%, y una humedad relativa del 30% al 50% HR. En ocasiones, el hogar u oficina puede ser más seco, como en pleno invierno en el norte de EE. UU. o durante el verano en el seco suroeste de EE. UU. Por otro lado, en ocasiones, el hogar u oficina en las zonas costeras del sur o del oeste puede ser más húmedo.

El contenido de humedad correcto de la madera que ingresa a una planta de fabricación, de los productos de madera durante la fabricación y del producto durante el almacenamiento y la instalación, depende de la EMC final del producto. Esto se debe a que la madera, incluso ligeramente demasiado húmeda, provoca contracción, un problema que suele ser más grave que el de la hinchazón, y a que una vivienda u oficina típica rara vez presenta una humedad inferior a un 6%-7% de EMC y una humedad relativa del 28%-38%.

El contenido de humedad promedio ideal para la madera, las piezas y los componentes destinados a productos de interior es de entre el 6 % y el 7 %. Los indicadores electrónicos de humedad relativa están disponibles por menos de $30 en tiendas de electrónica. Por lo tanto, es fácil y relativamente económico determinar la humedad precisa y la compatibilidad electromagnética (EMC) asociada en cualquier lugar donde se fabriquen, almacenen, instalen o utilicen productos de madera.

Aunque una pieza de madera promedio tiene un contenido de humedad de entre el 6% y el 7% en la mayoría de las ubicaciones interiores, la madera es un material variable y no hay dos piezas idénticas; por lo tanto, siempre habrá alguna pequeña variación en el contenido de humedad por debajo del 1% en piezas individuales expuestas a la misma EMC.

Como regla general, la diferencia ideal entre el contenido de humedad de la madera y la CME del aire es del 2 %. Sin embargo, tenga en cuenta que la variabilidad aceptable depende del producto fabricado y su sensibilidad a los cambios en el contenido de humedad.

Lograr una mejor uniformidad del contenido de humedad requiere mayor esfuerzo durante el secado en horno y un mejor almacenamiento de la madera seca durante su manipulación, lo que incrementa el precio de la madera y los componentes. Sin embargo, reducir el riesgo de rechazos justificará el costo y el cuidado adicionales.

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La clave para un control exitoso del contenido de humedad comienza con la operación del horno. Una vez seca la madera, esta debe almacenarse con la EMC correcta para evitar cambios indeseados en el contenido de humedad. La mayoría de las operaciones de secado comerciales secan la madera con el contenido de humedad correcto y la almacenan con la EMC o humedad relativa correcta.

El segundo paso para controlar el contenido de humedad, y este segundo paso es aún más crítico que el primero, se realiza en la planta de fabricación. La madera secada al horno, en piezas de proceso y componentes de madera manufacturados, al llegar, debe almacenarse en el EMC correcto para evitar cambios indeseados en el contenido de humedad. Dado que los componentes son mucho más pequeños que la madera, presentan mayor superficie por volumen y una fibra más expuesta.

Por lo tanto, los componentes cambiarán su contenido de humedad mucho más rápido que la madera si la CEM del aire no es igual a su contenido de humedad. Además, las piezas y los componentes son mucho más valiosos que la madera en bruto, por lo que su correcto almacenamiento es económicamente más crucial que el almacenamiento de la madera.

Un elemento crucial para controlar el contenido de humedad en los componentes de madera es controlar la EMC en la planta de fabricación. La EMC en la planta debe ser muy similar a la del hogar u oficina del cliente. Esto puede implicar la adición de humedad al aire en la planta de fabricación. Sin embargo, ni siquiera el control de la humedad en la planta solucionará los problemas de humedad si los componentes o piezas no se almacenan correctamente al recibirlos.

Otra preocupación crítica es el almacenamiento de productos terminados en el domicilio u oficina del cliente. Los productos nunca deben almacenarse en el exterior ni en un edificio o cobertizo sin calefacción. El EMC es demasiado alto. También es posible que, en un edificio en construcción, el EMC sea temporalmente mucho mayor que cuando el edificio está ocupado. En este caso, los productos de madera almacenados recuperarán humedad al principio y luego la perderán rápidamente después de que el edificio haya estado ocupado, desarrollando deformaciones, grietas y otros defectos de humedad.

Un valor de EMC objetivo en una habitación se puede mantener fácilmente. La forma más sencilla de reducir la EMC y la humedad relativa del aire, es decir, "secar el aire", es calentando la habitación. Como regla general, una habitación calentada unos -25 °C por encima de la temperatura mínima de la mañana desarrollará un 7 % de EMC, lo que se considera un buen valor de EMC objetivo.

La EMC en un almacén pequeño de madera también se puede controlar cerrando el área y controlando la humedad relativa con un deshumidificador doméstico pequeño. Esto solo funcionará cuando la madera ya tenga el contenido de humedad adecuado. La unidad no tiene suficiente potencia para secarla más.

Asimismo, no debe haber fugas de aire exterior importantes en la sala. Esta área de almacenamiento con control de humedad también puede utilizarse en entornos húmedos para almacenar productos en proceso o terminados, evitando así la acumulación de humedad. Si bien este tipo de almacenamiento requiere poco esfuerzo, la recompensa es un producto de mejor calidad sin quejas de los clientes.

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Se debe monitorear el contenido de humedad de los componentes de madera para asegurar que no se produzca una ganancia o pérdida innecesaria de humedad. Una vez que el contenido de humedad cambia considerablemente, tomará mucho tiempo restaurar la humedad correcta de la madera. De hecho, procesar madera con un contenido de humedad inadecuado es una gran pérdida de tiempo y dinero.

Un manejo adecuado durante todo el proceso de fabricación evitará que esto ocurra. Los componentes, piezas o incluso productos finales de madera demasiado secos, con un contenido de humedad inferior al 5%, son difíciles de restaurar a su calidad anterior.

El mejor procedimiento es colocar la madera en una habitación con una CEM de aproximadamente un punto porcentual por encima de la deseada. La habitación también debe contar con varios ventiladores para remover el aire y distribuirlo por las superficies de madera. Luego, espere el tiempo necesario para que la humedad se ajuste (varias semanas o más).

Las piezas o componentes de madera demasiado húmedos suelen poder volver a secarse correctamente. Sin embargo, es difícil volver a secar correctamente un producto terminado. Si el alto contenido de humedad se debe a malas condiciones de almacenamiento, la madera suele poder colocarse en una habitación cálida con un EMC 1 o 2 puntos porcentuales más seco que el contenido de humedad requerido. Un poco de calor acelerará el proceso de secado. La madera debe permanecer en esta habitación hasta que el núcleo alcance el contenido de humedad correcto, y no solo el tiempo necesario para que las capas exteriores lo alcancen.

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Hemos discutido el contenido de humedad de la madera, pero aún no hemos indicado la definición de contenido de humedad.

La definición estricta del contenido de humedad de la madera es el peso del agua en una pieza de madera comparado con su peso seco al horno. El contenido de humedad siempre se expresa en porcentaje (%), por lo que multiplicamos el resultado por 100.

Medimos la cantidad de agua pesando la pieza de madera y secándola en horno a 215 °C durante 12 a 36 horas, hasta que esté seca. Después, volvemos a pesarla.

La diferencia entre ambos pesos es la cantidad de agua que contenía la madera antes del secado. El peso final es el peso secado al horno.