MXPA99010677A - Proceso para tratar madera verde y acelerar el secado de la misma - Google Patents

Abstract

Esta invención se relaciona con un proceso para tratar madera verde antes del curado y para acelerar el curado o secado de la madera verde antes de la fabricación de la madera en varios productos, objetos, estructuras o artículos de madera relacionados.

Description

ft PROCESO PARA TRATAR MADERA VERDE Y ACELERAR EL SECADO DE LA MISMA Campo de la Invención Esta invención se relaciona con un proceso para tratar madera verde antes del curado y para acelerar el curado o secado de la madera verde antes de la fabricación de la madera en varios productos, objetos, estructuras o artículos de madera relacionados. 10 Antecedentes de la Invención Puesto que un árbol viviente contiene cantidades muy grandes de agua, los leñadores con frecuencia se refieren a varias etapas del corte inicial de un árbol hasta el 5 aserrado y secado del madero al contenido de humedad ("CH") de la madera. El contenido de humedad de la madera, usualmente expresado en un porcentaje, es una relación de la cantidad de agua en una pieza de madera comparada con "el peso de tal madera cuando toda la humedad ha sido removida. Uno de los métodos que se emplea (el "contenido de humedad sobre la base del secado en horno") para determinar el CH de la madera en cualquier etapa durante el proceso de producción de maderos es pesar una muestra dada de madera y registrar tal peso (el "peso húmedo") . La muestra es colocada entonces en REF.: 32151 un horno y calentada a una temperatura que no exceda de 217 °F (103°C) hasta que toda la humedad haya sido removida (el "peso secado en el horno") y ese peso es registrado. Puede determinarse que el peso secado en el horno se ha alcanzado cuando, después de pesar a varios intervalos, la muestra deja de perder peso. El peso secado en el horno es sustraído del peso y el resultante es entonces dividido por el peso secado en el horno. El resultado obtenido es entonces multiplicada por 100 para determinar el porcentaje de CH. A fórmula es representada como sigue: a u _ (peso húmedo - peso secado en el horno) .. ,0C) peso de la madera secada en el horno El tipo de unidades empleadas para el cálculo anterior, es decir, onzas, gramos, libras, kilogramos, etc., no es importante en tanto todo los pesos sean registrados en el mismo tipo de unidades puesto que los cálculos se basan en una relación de tales pesos. Han sido desarrollados otros métodos para determinar el CH asi como máquina electrónicas que calculan el CH sobre la base de reacciones eléctricas y de otro tipo conocidas. Sin importar el método empleado para determinar tal CH, el conocimiento del contenido de humedad y como afecta a la madera es importante para el proceso de la presente.

Cuando un árbol tal como un roble rojo o blanco, abeto, arce, picea, fresno o cualquiera de las muchas especies de arboles que producen madera que son útiles en la producción de productos de madera es inicialmente cortado, tiene un CH en cualquier lugar de aproximadamente 60% hasta el 100% (se ha encontrado que este contenido de humedad es aún mayor, de hasta aproximadamente el 200% para algunas especies) . Este se conoce como el "contenido de humedad verde" ("CHV"). Opuesto a la creencia popular, el contenido de humedad verde no varia en gran medida con la estación en la que se efectúe el corte. Esta humedad de agua tiene que ser removida o secada de la madera para hacer la madera estable y de este modo útil en cualquiera de las fases de la industria maderera que requieren secado por aire y/o maderos secados en horno. El secado o curado de la madera verde de este modo comprende la reducción controlada de agua de la madera a un nivel donde la madera se vuelve suficientemente estable para fabricarla en varios productos. El proceso de "curado" o "curado" como se utiliza aqui se refiere a la remoción de humedad por la acción controlada del secado con aire, secado en horno, o una combinación de ambos. Después de que un árbol es derribado y aserrado en maderos de varios tamaños y tipos, es apilado en una forma particular en su preparación para el proceso de secado y/o el secado. Durante este proceso de curado, pueden ocurrir muchos problemas que pueden dañar, destruir o degradar la calidad de la madera y hacerla menos deseable en algunos casos, no útil del todo. El madero aserrado puede desarrollar grietas en los extremos ("extremos agrietados") , grietas en las porciones internas del madero ("panal" o "apanalamiento") , grietas en la superficie ("superficie agrietada"), asi como muchos tipos de torceduras o dobleces ("copa", "comba", "curva", etc.). Tales problemas están todos relacionados con la presencia de humedad en la madera en si y el movimiento de, y posterior remoción de, tal humedad desde el momento en que un árbol es derribado hasta la conclusión del proceso de curado. Las capas en un árbol tipico son: a) la corteza externa; b) la corteza interna; c) la capa de cambio; d) el sibucado y e) el duramen. La corteza externa es una capa de textura rugosa compuesta de tejido muerto, seco, que proporciona al árbol la primera linea de defensa contra daños externos y la infestación por insectos. La corteza externa está separada de la siguiente capa llamada corteza interna por una capa fina llamada cambio de la corteza. La corteza interna es una capa húmeda, blanda, que contiene células vivientes que juegan un papel en la transferencia de alimento a las partes en crecimiento del árbol. La capa de cambio es una capa microscópica muy pequeña que está justo dentro de la corteza interna. La función principal de la capa de cambio es producir corteza y células de madera.

El sibucao está comprendido de madera de color claro y está constituido de tejido viviente y muerto, El duramen es la sección central del árbol que está cargada con resinas y taninos y es básicamente inactivo. El duramen es formado por la transformación del sibucao a medida que envejece el árbol. El duramen es menos permeable que el sibucado y en consecuencia necesita más tiempo de secado y es objeto de más defectos debidos al secado que el sibucao- La infiltración de resinas, gomas y otros materiales en el duramen hace a este más resistente al flujo de humedad y también hace que tal duramen sea de color más oscuro. Desde el momento en que el árbol es derribado, comienza a tomar lugar alguna forma de pérdida de humedad desde los extremos aserrados, los cortes para remover las ramas, las abrasiones que remueven la corteza, etc. Todas las maderas pierden o posiblemente ganan humedad en un intento por alcanzar un estado de cilindro con la humedad presente en el aire circundante. Cuando la madera pierde humedad, comienza a contraerse y desarrolla esfuerzos internos los cuales son liberados por la formación de grietas. Debido a que la humedad se mueve mucho más rápido de los extremos cortados de la madera que del lado o los granos del borde, entonces ocurrirán grietas o cuarteaduras en los extremos dentro de un periodo de tiempo muy breve si ocurre una pérdida de humedad sustancial de tales extremos. Usualmente, si el árbol es aserrado en maderos al interior relativamente breve después de ser derribado, tal como una semana, tal pérdida de humedad accidental no es significativa. Sin embargo, si las condiciones ambientales son muy calientes y secas, los periodos de retención prolongados para tratar en trozos tienen que ser acompañados por agrietación de los trozos para retardar la pérdida de humedad o por el encerado o recubrimiento de los extremos cortados, cortes de las ramas y otras abrasiones. Una vez que la corteza protectora es removida y la tala es cortada en maderos, comienza la migración de la humedad. Tal migración de la humedad del madero debe ser controlada y restringida para prevenir defectos de secado. Bajo las prácticas convencionales, cuando una tala dada se corta en maderos, las tablas individuales de espeso uniforme son apiladas con una separación entre ellas de tamaño preciso y se colocan tablas separadoras o "listones separadores" usualmente de aproximadamente 3/4" X 3/4" X 48" (1.9 cm X 1.9 cm X 61 cm) de longitud entre las capas (un proceso conocido como "separación" en la industria) . La separación promueve una exposición más uniforme a la atmósfera (ya sea natural o creada) dentro del haz o pila que ha sido creada. Los extremos de cada tabla si no fueron recubiertos previamente son finalmente recubiertos con una forma especial de cera, u otro de tales recubrimientos adecuados, para retardar las grietas en los extremos debido al movimiento acelerado de la humedad del grano de los extremos de todas las maderas (en comparación con el movimiento de la humedad de un grano o el grano del borde) . El haz o atado es normalmente presecado o secado al aire colocado el haz o atado en un área de exposición controlada al aire, calor y humedad para permitir un escape controlado de la humedad necesaria para la fase de "presecado" o "secado al aire". La fase de presecado es efectiva para remover alguna o toda el agua "libre" que está presente en la célula de la madera en si. En algunos casos, sin embargo, puede ser omitida la fase de presecado. Como se utiliza en la especificación y las reivindicaciones aqui, el agua "libre" se define como aquella humedad contenida dentro de las cavidades celulares de la madera. Debido a que tal madera libre es retenida menos fuertemente que la humedad remanente o agua en la madera, se requiere menos energía térmica para remover tal agua libre durante el proceso de secado en horno subsecuente aplicado después de la fase de presecado o secado por aire. Esto contrasta con el agua "unida" la cual se define como el agua que está contenida dentro de las paredes celulares en si y que requiere mayor aplicación de energía para efectuar la reducción de humedad a un nivel predeterminado. La mayoría de los defectos y problemas de secado asociados con el madero secado en horno ocurren durante la remoción del agua unida. La remoción del agua libre la madera objeto a un nivel crítico en el secado en horno conocido como el "punto de saturación de la fibra". Como se utiliza aquí, el término "punto de saturación de la fibra" se define como el punto donde las paredes celulares están aún saturadas y toda el agua libre ha sido removida de las cavidades celulares. Para la mayoría de los propósitos el punto de saturación de la fibra es de aproximadamente el 30%, aunque puede ser diferente para algunas especies (posiblemente con menos agua) . Puesto que la madera se seca de afuera hacia adentro (principalmente por difusión y/o acción capilar) , usualmente existe una diferencia entre el CH de la superficie de una tabla y el CH interior durante el proceso de curado. Esta diferencia, llamada "gradiente" entre el CH interior y el CH externo, es usualmente de entre el 15% hasta aproximadamente el 45%. Aunque el CH promedio puede ser del 30%, muchas de las células interiores pueden estar en punto de saturación de la fibra. Puesto que se ha establecido que bajo ciertas condiciones la remoción del agua unida causa muchos de los problemas asociados con el proceso de curado, es importante determinar cuando se alcanzó el punto de saturación de la fibra .

El "contenido de humedad en el equilibrio" ("CHE") es otro factor importante que es utilizado de manera convencional en el curado de maderas. Como se utiliza aquí, el contenido de humedad en el equilibrio se define como el punto en el cual el CH de una tabla dada alcanza un equilibrio con la temperatura externa y la humedad relativa (la atmósfera circundante de tal tabla de la "HR") . Existen otros factores que podrían tener un efecto menor sobre el CHE, tales como la especie de la madera o el contenido de humedad anterior, por ejemplo. El secado en horno convencional incluye una manipulación continua de la temperatura y humedad relativa para mantener el progreso de cambio en el CHE a una velocidad de reducción predeterminada. Durante el periodo de curado, la humedad relativa puede ser verificada constantemente. La humedad relativa puede ser determinada y verificada por varios métodos diferentes empleando diferentes tipos de equipo. Un método común para determinar la humedad relativa es mediante el uso de un termómetro de bulbo húmedo simultáneamente con un termómetro de bulbo seco. Un termómetro de bulbo húmedo es un termómetro estándar que tiene la porción del sensor cubierta por un percal que se mantiene húmedo con agua. Un termómetro de bulbo seco por el contrario es el mismo dispositivo detector de temperatura menos el percal húmedo. Verificando la diferencia de temperatura entre los termómetros de bulbo húmedo y bulbo seco (la "depresión del bulbo húmedo") y conociendo la temperatura del bulbo seco, puede consultarse una carta para determinar la humedad relativa del aire. Aunque otros métodos para determinar la HR son efectivos, en esta invención se utiliza el método del bulbo húmedo/seco. Los términos que incluyen sus definiciones, como se expuso anteriormente para el proceso de curado se utilizan en el curado convencional de la madera y son importante para comprender las fuerzas que mueven la humedad dentro de una pieza de madera dada. Esas fuerzas, principalmente por difusión y acción capilar, cuando no son controladas, causan la mayoría de los defectos de secado: es decir, grietas, superficies agrietadas, extremo agrietados, acopamientos, combaduras, dobleces y otros tipos de torceduras; panales y ' apanalamientos . Las técnicas de curado convencionales requieren controles complicados para inhibir el movimiento de humedad para prevenir que pasen tales defectos. Como se indicó anteriormente, la madera se seca de afuera hacia adentro, por lo tanto un secado no controlado o rápido puede causar una situación donde la parte externa de una tabla se seque demasiado rápido y se "fije" permanentemente causando una situación conocida como "endurecimiento de la zona superficial". A medida que continúa el secado, el interior de la tabla desarrolla esfuerzos en el núcleo que son incapaces de contraerse, desarrollando por lo tanto grietas interiores (panales o apanalamientos) . Debido a este efecto, el espesor de una tabla dada que está siendo curada es de importancia particular para tales procesos de curado. En el secado de la madera, particularmente círculos de madera relativamente gruesos, la velocidad de secado de la .región superficial es más rápida que' la del interior. De este modo, las regiones superficiales son secadas hasta el punto de saturación de la fibra en el cual comienza la contracción antes de que las regiones adyacentes hacia adentro comiencen a contraerse. La superficie trata de contraerse pero la contracción es contrarrestada por las regiones adyacentes sin contracción. Se crea un esfuerzo el cual puede dar como resultado defectos estructurales, tales como agrietamientos, curvaturas, torsiones, o torceduras. También, si las regiones superficiales quedan muy secas, se reduce la transferencia tanto de calor como de masa. De este modo es necesario mantener las regiones superficiales tan húmedas como sea posible en relación al resto de la madera para reducir la degradación y defectos. Normalmente esto se logra controlando la humedad del aire circulante de modo que el equilibrio entre la presión de vapor del aire y de la madera mantenga un contenido de humedad alto en la madera. Sin embargo, los contenidos de humedad de equilibrio altos se establecen únicamente bajo condiciones de una alta humedad relativa la cual puede ser difícil de obtener.

El secado de las maderas, especialmente cuando se considera la variedad o especie, es un proceso muy especializado y exacto. Los programas de presecado y secado en horno complejos, la mayoría de los cuales son efectivos únicamente para una localidad y clima dados, han sido normales hasta ahora para la industria del secado de madera . Hasta ahora, y particularmente para maderas duras, con frecuencia se utiliza una fase de presecado para reducir el CH en la madera a un nivel aceptable antes del secado en horno normalmente por la remoción lenta de CH durante varios días o más. Ha sido aceptado hasta ahora que el CH de la madera dura no deberá reducir más de aproximadamente 2*_% al día del roble y especies similares para reducir al mínimo cualesquier defectos o problemas de secado que pueda desarrollarse del proceso de secado en horno donde se utiliza mucho calor. Un promedio de una reducción de aproximadamente 1 % en 1 CH para el roble y especies similares de madera dura en un periodo de 24 horas ha sido normal hasta ahora. La fase de presecado es normalmente efectiva para reducir el CH a menos del 20% y puede ser durante un periodo de varios días o varias semanas. Una fase de presecado común comprende colocar el madero cortado que ha sido separado en aire a cielo abierto durante un periodo de varios días o semanas antes del secado en horno. De manera general, la fase de presecado no utiliza ningún calor artificial o generado sino que utiliza las condiciones o calor ambiental para efectuar la fase de presecado. La madera verde tiene un CH de al menos aproximadamente el 60% cuando el árbol es derribado y la pérdida de humedad por el secado por aire y otros proceso es efectiva para reducir el contenido de humedad a al menos aproximadamente el 30% antes del secado en horno. Hasta ahora, comenzando desde el derribamiento de un árbol, ha sido común reducir el contenido de humedad de la madera verde tan rápido como sea posible. No se han hecho intentos hasta ahora por mantener el contenido de humedad (CH) de la madera verde tan cercano como sea posible al CH original de la madera dura. Las prácticas aceptadas han reestructurado la cantidad de CH que podría ser removida de la madera verde durante un periodo de veinticuatro (24) horas hasta aproximadamente el 2 % para el roble y especies similares de madera dura, de modo que no ocurran defectos de secado y otros problemas que se desarrollan en el proceso de secado en horno. Una remoción de CH promedio para la madera dura de aproximadamente el 1*_% es normal para el clima del Sur. Para uso comercial, el contenido de humedad para la madera dura a ser convertida en muebles o productos de madera similares se reduce a un CH final de entre el 6% y 10%. El contenido de humedad de las maderas blandas, tales como aquellas utilizadas en la industria de la construcción para casas y edificios se requiere que se reduzca a un CH final de entre el 15% y el 20%. De este modo, los tiempos de secado para el secado en horno, particularmente para las maderas duras, normalmente han sido de varios días. Puesto que la mayoría de los procedimientos de secado hasta ahora no pretenden retener el CH del trozo después del derribamiento, el CH del madero después del presecado es generalmente menor de aproximadamente 35% al 50%, particularmente para maderas duras. El secado en horno es entonces efectivo para reducir el CH a un CH total de entre el 6% y el 10% para la mayoría de las maderas duras, y un CH total de entre el 15% y el 20% para la mayoría de las maderas blandas. Muchas maderas blandas, tales como el pino amarillo del sur, así como muchas maderas duras tales como los robles de los apalaches, por ejemplo, no experimentan una fase de presecado y con frecuencia son colocadas directamente en un horno de secado dentro de unos pocos días después del corte del bosque. En este caso, el CH original en la madera de pino no se ha reducido más de aproximadamente el 10% al 15%. Aún el tiempo para curar la madera blanda de pino en un horno de secado es de aproximadamente dos (2) a tres (3) días calentando la madera a aproximadamente 180°F a 210°F (82°C a 99°C) y manteniendo el calo a este nivel a través del programa de secado.

La prevención de las manchas en la madera, particularmente la madera dura, es deseable puesto que la madera dura usualmente es utilizada para muebles. El madero aserrado desarrolla varios tipos de manchas las cuales ocurren durante el proceso de secado. La mayoría de las manchas ocurren entre el momento en que un árbol es derribado y durante el proceso de secado. Las machas forman un problema sustancial, particularmente para las maderas duras que son utilizadas para muebles. Tales manchas caen en dos clases de manchas muy problemáticas, manchas de sabia o manchas azules causadas por un hongo y manchas química causadas por la acción de enzimas que están contenidas en la madera. Las manchas azules son manchas, fúngales que ocurren en el sámago del árbol. El sámago comprende la capa viviente (células parenquimales) , las capas en crecimiento (capa de cambio) y células semidormidas las cuales toman parte en el proceso de la vida del árbol que rodea al duramen. El duramen contiene células estabilizadas que están endurecidas y cargadas con taninos, productos químicos naturales y resinas. La estabilidad de las células en el duramen y la presencia de taninos, así como la ausencia de azúcares y almidones, previenen la intrusión de las decoloraciones debido a la mancha azul y las manchas químicas en tales células del duramen.

Las manchas azules son causadas por la actividad micótica, la cual es promovida por cuatro elementos principales. Esos elementos son: a) temperatura superior a 50°F (10°C) (una razón por la que la mancha azul es más problemática en el Sur _de los Estados Unidos) ; b) presencia de oxígeno; c) presencia de humedad; y d) presencia de azúcar y almidón los cuales se encuentran de manera natural en las células vivientes del sámago. La eliminación de uno de esos elementos normalmente es efectiva para controlar la mancha azul . Las manchas químicas tales como manchas de separación, sombras de separación y agrisamiento interior también ocurren en el sámago y son causadas por La oxidación de enzimas que están presentes en las células vivientes de ' las fibras del sámago. Sin embargo, los programas de secado que son utilizados actualmente no han sido muy efectivos en la prevención del crecimiento de las manchas. La Patente Estadounidense Reexpedida No. RE28,020 reexpedida en Mayo 28, 1974 describe un proceso de secado en horno diseñado para reducir el tiempo de residencia en el horno con una tensión mínima sobre la estructura. La velocidad de remoción de humedad se mantiene sustancialmente constante, o se acelera constantemente, durante el periodo de secado. ^ La temperatura del fluido de calentamiento se incrementa por encima de la temperatura de la madera y esta condición se mantiene hasta que el contenido de humedad de la madera se reduce al nivel deseado. La patente RE28,020 no muestra ninguna reducción de la temperatura del fluido de calentamiento a una temperatura por debajo de la temperatura de la madera durante el proceso de secado para la remoción de calor interno de la madera, y no muestra la exposición de la madera después de calentar a un fluido de enfriamiento externo que rodea la madera para reducir la temperatura y humedad de la madera a la temperatura y humedad del fluido de enfriamiento externo. Un objeto de la presente invención es proporcionar un proceso para tratar madera verde el cual reduce al mínimo o elimina las manchas azules y manchas químicas en la madera . Un objeto de esta invención es proporcionar un proceso para el curado o secado acelerado de madera verde que reduce sustancialmente el tiempo de curado y proporcionan a la vez defectos de secado mínimos, tales como agrietamiento o torceduras . Un objeto más de esta invención es proporcionar un proceso para el curado o secado acelerado de madera verde que también es efectivo en la prevención o reducción al mínimo de las manchas de la madera.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El proceso de la presente invención para tratar madera verde antes del curado para reducir al mínimo o eliminar manchas incluye el uso de un medio de calentamiento fluido tal como el agua, vapor, u otro medio adecuado, que eleva la temperatura interna de trozos aserrados o maderos aserrados a una temperatura de al menos aproximadamente 120 °F (49°C) y mantiene tales trozos aserrados o maderos aserrados a tal temperatura elevada durante un tiempo predeterminado que depende principalmente del nivel de tal temperatura, y el tipo de madera que esté siendo procesado. El proceso para tratar madera se efectúa dentro de un periodo de tiempo máximo después de que el árbol del cual la madera se. cortó haya sido derribado o cortado del bosque, de modo que el contenido de humedad (CH) original se mantenga generalmente dentro de la madera antes de la aplicación del proceso de la madera verde. Este periodo de tiempo máximo antes del paso de calentamiento se conoce como "Procesamiento Interno". El contenido de humedad (CH) original puede ser mantenido de manera general dentro de la madera durante la aplicación del proceso de la madera verde que comprende la presente invención por medio de una humectación por rocío de agua continuo de la madera verde antes del paso de calentamiento. De acuerdo a lo indicado, el CH de un trozo cuando es derribado se encuentra normalmente entre aproximadamente el 60% al 100%, aunque es sustancialmente mayor para algunas maderas, particularmente las maderas blandas. La presente invención también incluye un proceso de secado o curado acelerado para la reducción de la humedad en madera verde a un contenido de humedad determinado con un esfuerzo estructural mínimo en la madera. El proceso acelerado utiliza madera verde que es colocada dentro de un recinto o una zona confinada que tiene un contenido de humedad (CH) que es muy cercano al contenido de humedad original que la madera tenía cuando fue derribada con no más de una reducción del 10% ocurriendo en la madera verde antes de ser colocada dentro del recinto para el calentamiento. El término "madera" como se utiliza aquí pretende incluir la madera en cualquier forma de trozos, postes, palos, maderos, tablas, durmientes, chapas y tiras así como otros productos de madera conocidos. La madera verde que tiene sustancialmente su contenido de humedad original es calentada primero en un recinto a una temperatura predeterminada preferiblemente superior a aproximadamente 150°F (65.5°C) durante un periodo de tiempo predeterminado suficiente para proporcionar un calentamiento generalmente uniforme a través de toda la sección transversal de la madera con humedad aplicada durante el calentamiento de la madera a una depresión de bulbo húmedo sustancialmente de cero para prevenir o minimizar cualquier pérdida de humedad. La madera verde es inicialmente calentada tan pronto como sea factibles después de ser cortada y sin utilizar ningún paso de presecado. Después de que la madera ha sido calentada a la temperatura predeterminada, la temperatura se mantiene durante un tiempo predeterminado que depende principalmente de la especie de la madera y si las manchas pueden ser un problema. En el caso de que estén siendo curadas maderas duras que van a ser utilizadas para muebles, el mantenimiento de la temperatura objetivo y la zona o recinto de calentamiento durante al menos aproximadamente dos (2) horas es deseable para prevenir o reducir al mínimo las manchas. El fluido de calentamiento es normalmente vapor aunque podrían ser utilizados efectivamente otros tipos de fluidos de calentamiento, tales como agua caliente o aceites calientes. Después del calentamiento inicial de la madera, la madera es expuesta a un fluido de enfriamiento tan pronto como sea posible después del calentamiento de la madera y dentro de al menos treinta (30) minutos para mejores resultados. El fluido de enfriamiento rodea la madera y es de una temperatura y humedad sustancialmente menores que la temperatura y humedad de la madera caliente para la transferencia de calor y humedad internas al fluido de enfriamiento con la madera siendo expuesta al fluido de enfriamiento durante un periodo de tiempo suficiente, de modo que la madera obtenga sustancialmente la temperatura del ambiente circundante con al menos aproximadamente 5% de la humedad siendo removida de la madera después de ser enfriada por el fluido de enfriamiento. El fluido de enfriamiento tiene una temperatura de al menos aproximadamente 30 °F inferior a la temperatura de la madera caliente para resultados mínimos y preferiblemente tiene una temperatura aproximadamente 50°F a 60°F (10°C a 15.5°C) inferior a la temperatura de la madera para mejores resultados. La temperatura de la madera se reduce a la temperatura del fluido de enfriamiento y el CH de la madera se reduce normalmente al menos aproximadamente 5%. El fluido de enfriamiento preferiblemente utiliza aire ambiental que puede ser aplicado exponiendo la madera a las condiciones ambientales exteriores o teniendo un ventilador que proporcione aire ambiental desde el ambiente externo. Si las condiciones ambientales no son satisfactorias, puede utilizarse aire artificial acondicionado por una unidad de acondicionamiento de aire adecuada como fluido de enfriamiento. El aire o fluido de enfriamiento rodea la madera verde y el resultado es una remoción inesperadamente alta de humedad durante el proceso de enfriamiento sin manchas ni defectos de secado. El fluido de enfriamiento produce una pérdida de humedad en la madera verde de al menos aproximadamente 5% y las condiciones de la madera para una remoción inesperadamente rápida de humedad después del tratamiento posterior de la madera verde. La cantidad de la pérdida del contenido de humedad por la madera verde durante el paso de enfriamiento es directamente proporcional a la cantidad de carga de la temperatura de calentamiento y humedad objetivo en la zona o recinto de calentamiento. El paso de enfriamiento después de calentar la madera es algunas veces llamado aquí posteriormente como el paso de "evaporación" que incluye una temperatura de evaporación para el fluido de enfriamiento y una humedad relativa de evaporación para el fluido de enfriamiento. El paso de evaporación es esencialmente el proceso de la presente invención y da como resultado una mayor permeabilidad de la madera, la cual se mantiene al menos a-todo lo largo del proceso de secado hasta que se alcanza el CH final de la madera verde. De este modo, prácticamente todos los pasos del secado o curado aplicados después del paso de evaporación dan como resultado una pérdida de CH mayor de la obtenida hasta ahora por los pasos de secado convencionales. Después de completar el paso de enfriamiento o evaporación, la madera verde es sometida a pasos de secado adicionales para la remoción de humedad hasta que se alcanza el CH predeterminado final de la madera verde. Los pasos de curado adicionales normalmente implican calentar la madera a una temperatura alta predeterminada, aunque algunos casos cuando el tiempo de secado no es crítico, puede utilizarse el secado por aire en un ambiente natural con una mayor remoción de humedad en comparación con el secado por aire sin la aplicación del paso de evaporación. También, el paso de evaporación puede ser efectuado como un paso de pretratamiento antes de colocar la madera en un horno de secado convencional para los pasos de secado convencionales. Normalmente, después del paso de evaporación la madera verde es recalentada en una zona o recinto de calentamiento a una temperatura predeterminada con velocidades de pérdida de humedad sustancialmente mejores como resultado del acondicionamiento de la madera verde por el paso de enfriamiento para incrementar la permeabilidad de la madera. La depresión del bulbo húmedo se incrementa gradual y progresivamente durante el recalentamiento de la madera después de ser enfriada. En algunos casos, puede ser deseable repetir el paso de evaporación por calentamiento y enfriamiento iniciales puesto que el contenido de humedad puede reducirse sustancialmente de nuevo repitiendo el paso de evaporación por calentamiento y enfriamiento. El secado por aire después de tal paso de evaporación por calentamiento y enfriamiento ha sido también efectivo para remover mayores cantidades de humedad durante un periodo de tiempo específico.

Otra ventaja de la presente invención es una reducción en la contracción de la madera. Normalmente, la contracción del pino y la mayoría de las maderas duras es de aproximadamente el 5% al 9%. Bajo el proceso de la presente invención, la contracción en el pino se ha reducido de aproximadamente el 2% al 4%. Otros objetos, características y ventajas de esta invención serán evidentes a partir de la siguiente especificación y el dibujo.

Descripción del Dibujo La Figura 1 es una vista esquemática general de un aparato adecuado para llevar a cabo el proceso de esta invención.

Descripción de la Invención Refiriéndose a la Figura 1, se muestra esquemáticamente una cámara u horno de calentamiento adecuado para llevar a cabo el proceso de curado o secado de la presente invención. El horno se ilustra de manera general en 10 teniendo una cámara cerrada 12 para el tratamiento de madera verde. Una base o cimiento 14 de la cámara 12 soporta un par de paredes laterales 16 y paredes extremas 18. Se proporcionan puertas adecuadas 20 en las paredes extremas 18 y sobre una pared lateral 16. Las puertas 20, las cuales pueden comprender varias secciones de puerta están montadas para moverse entre las posiciones abierta y cerrada. Carros con ruedas 22 se encuentran montados sobre rieles asegurados al cimiento 14 y pilas o atados rectangulares 24 de maderos separados son soportados sobre los carros 22 para ser curados y secados dentro de la cámara cerrada 12 del proceso de la presente . Para la cámara de calentamiento 12 y para proporcionar la humedad deseada, una línea de vapor 26 de una caldera de vapor adecuada (no se muestran) se extienden hasta un múltiple adecuado para una pluralidad de línea de vapor internas 28 dentro de la cámara 18. También se proporcionan serpentines de calentamiento 30 para calor adicional si se desea o para calentar por separado. Los ventiladores 32 que se extienden a través del techo 34 pueden ser abiertos y cerrados según se desee. Se proporcionan deflectores o desviadores articulados 34 en varios lugares dentro de la cámara 12 para dirigir el flujo de aire hacia las pilas de maderos rectangulares 24 para evitar que el flujo de aire haga corto circuito o sea dirigido lejos de las pilas de maderos separados 2 . Un termómetro de bulbo húmedo se muestra 38 y un termómetro de bulbo seco se muestra en 40. Durante el paso de calentamiento puede ser deseable proporcionar circulación de aire desde ventiladores adecuados (no mostrados) colocados adyacentes a los serpentines de calentamiento 30 para dirigir aire caliente hacia abajo, hacia el área inferior de la cámara 12 para calentar uniformemente los atados o haces 24. Una cámara de control adyacente para la cámara del horno 12 se muestra generalmente en 42 para un operador. Un instrumento de registro se muestra en 44 para verificar y registrar la temperatura de bulbo húmedo y la temperatura de bulbo seco de los termómetros 38 y 40. Montados en la pared lateral 16 se encuentran una pluralidad de ventiladores 46 montados en aberturas en la pared 16. Las aberturas en las pared 16 para los ventiladores 46 son cerradas por cubiertas móviles adecuadas cuando los ventiladores 46 no están en operación. Se proporcionan aberturas externas 48 hacia la atmósfera en una pared externa 50 de la sala de control 42. Una unidad acondicionadora de aire se muestra en 52 y tiene un ventilador 54 para suministrar aire frío a una temperatura y humedad relativas predeterminadas, si se desea. En algunos casos, particularmente cuando están implicadas condiciones ambientales congelantes, puede ser deseable calentar el aire ambiental a una temperatura predeterminada. Los ventiladores 46 son efectivos para suministrar aire ambiental de la atmósfera externa o aire refrigerado a la cámara 12. También, si se desea, podrían ser montadas líneas de enfriamiento refrigeradas dentro de las paredes que definen la cámara de tratamiento 12. Se ha encontrado que el uso de aire ambiental es económico y ha funcionado de manera satisfactoria bajo condiciones ambientales promedio sin el uso de ningún aire de enfriamiento refrigerado para la cámara de tratamiento 12. Aunque los ventiladores 46 han sido ilustrados colocados en la pared 16, los ventiladores 46 pueden ser colocados en cualquier lugar deseado, tal como solo el techo de la cámara cerrada 12 para dirigir aire hacia abajo, contra los atados o haces 24. Aunque la cámara 12 no ha sido ilustrada en los dibujos sometida a una presión negativa o positiva, debe comprenderse que la cámara 12 puede ser presurizada o sometida a una presión negativa bajo ciertas condiciones y ser utilizada con el proceso de la presente invención. El contenido de la humedad de la madera verde como se expone aquí es determinado por la fórmula anterior utilizando el peso húmedo y el peso secado en horno de la madera. La humedad relativa en el aire que circunda a la madera se determina por medio de un medidor de humedad relativa que tiene un lector digital. Un termómetro determina la temperatura del aire. La temperatura de la madera es determinada por una sonda de temperatura incrustada en la madera y que se extiende hacia el centro de la madera. Los niveles de humedad específicos, los periodos de tiempo y los programas de temperatura para tamaños específicos de maderas específicas pueden ser predeterminados para el fluido de enfriamiento y el fluido de calentamiento después de una prueba . Como un ejemplo típico, el madero de tamaño y espesor uniforme que ha sido separado y apilado en atados regulares 240 se carga dentro de la cámara de tratamiento 12. La madera a ser tratada está verde con esencialmente el mismo CH que tal madera tenía al momento de ser cortada, excepto por la pérdida de humedad máxima posible de no más de aproximadamente el 10%. La cámara de tratamiento 12 que forma el recinto de secado es apilada con tal madera para permitir la penetración óptima del calor y vapor a toda las superficies de los maderos apilados durante el procesamiento. La cámara 12 es cerrada herméticamente y el fluido de calentamiento que comprende vapor es inyectado a través del tubo de vapor 26 hacia la cámara 12 para llenar la cámara 12 con vapor saturado a una presión y velocidad relativamente bajas. La temperatura se eleva a la temperatura objetivo, usualmente de aproximadamente 150°F (65.5°C) con una depresión del bulbo húmedo tan cercana a "0" como sea posible y se mantiene en ese punto hasta que el centro de la parte más gruesa de la madera ha alcanzado tal temperatura objetivo de acuerdo a lo determinado por una sonda de temperatura incrustada. En ese punto, la madera es mantenida bajo tales condiciones durante un periodo de tiempo prescrito dependiendo de varios factores, usualmente alrededor de dos (2) horas las cuales son efectivas también para reducir al mínimo las manchas de la madera. A continuación, los atados de madera separados, calientes, 24, son expuestos dentro de la cámara de tratamiento 12 a un fluido de enfriamiento que preferiblemente comprende aire ambiental de la atmósfera externa recibido a través de las aberturas 48. La madera caliente es expuesta al fluido de enfriamiento dentro de menos de aproximadamente treinta minutos después de calentar la madera verde. Los ventiladores 46 son energizados para extraer el aire ambiental en la cámara de tratamiento 12 del ambiente externo y la puerta 20 de la pared lateral 16 se abre para permitir un flujo de aire a través de la cámara 12 el cual rodea los atados o haces 24. La temperatura ambiental tiene una temperatura (la "temperatura de evaporación") al menos aproximadamente 30°F (-1.1 °C) inferior a la temperatura de la madera caliente y una humedad relativa (la "HR de evaporación") al menos aproximadamente 10% menor que la HR de la cámara de calentamiento 12. Para mejores resultados, la temperatura de evaporación es al menos 50°F (10°C) inferior a la temperatura de la madera caliente y la HR de evaporación es al menos 10% menor que la HR de la cámara caliente. El aire ambienta es extraído por los ventiladores 46 dentro de la cámara de tratamiento 12 y dirigido por deflectores 34 contra los haces o atados 24. La madera se enfría rápidamente a la temperatura del aire ambiental en aproximadamente tres (3) a diez (10) horas y tiene una pérdida en el contenido de humedad de aproximadamente el 5% al 14% cuando la madera caliente es enfriada a la temperatura del fluido de enfriamiento. Se ha encontrado que un flujo de aire de aproximadamente 150FPM (pies por minuto) (4.5MPM (metros por minuto)) proporciona los mejores resultados. Sin embargo, un flujo de aire de entre aproximadamente 50FPM a 200FPM (1.5MPM a 10FPM) proporcionará resultados satisfactorios. Tal exposición de la madera verde caliente a la temperatura de evaporación y la HR de evaporación puede lograrse también removiendo la madera del recinto o cámara de calentamiento 12 al aire exterior, si las condiciones exteriores son adecuadas. Después de que la materia objeto alcanzado un equilibrio con la temperatura de evaporación, entonces tal madera objeto puede ser secada bajo los programas convencionales a velocidades aceleradas en base al tipo de especie y el producto terminado deseado. La madera verde se expone al fluido de enfriamiento dentro de un periodo de tiempo relativamente corto después de la madera verde ha sido calentada a la temperatuta objeto predeterminada, tal como 160°F (71°C), por ejemplo. Para mejores resultados, la madera caliente se expone al fluido de enfriamiento tan rápido como sea posible y antes de que la madera pierda cualquier calor sustancial tal como dentro de treinta (30) minutos después de que el paso de calentamiento haya finalizado. Aunque la cámara de tratamiento 12 ha sido ilustrada para la aplicación del fluido de enfriamiento, la madera caliente puede ser colocada en el ambiente externo después del calentamiento con aire natural que comprende el fluido de enfriamiento si el aire exterior tiene una temperatura satisfactoria y una humedad relativa satisfactoria para la temperatura de evaporación y la humedad de evaporación deseadas. Como se indicó anteriormente, la temperatura de evaporación es al menos aproximadamente 30°F (-1.1°C) inferior a la temperatura de la madera caliente y la humedad de evaporación es al menos 10% inferior a la HR de la cámara de calentamiento. Durante el calentamiento de la madera, se aplica vapor a la cámara de calentamiento 12, de modo que el CH de la madera después del calentamiento es sustancialmente el mismo que el del CH de la madera antes del calentamiento. Como resultado del enfriamiento rápido de la madera después del calentamiento, la permeabilidad de madera verde es acondicionada para obtener pérdidas incrementadas aún más en el procesamiento en el contenido de humedad en relación a las pérdidas convencionales actuales hasta que se obtiene el CH final deseado. Como se indicó anteriormente, un CH final deseado para la madera dura es de entre aproximadamente 5% y 10% y ~> _, para la madera blanda es de entre aproximadamente 15% y 20%.

El procesamiento posterior de la madera verde después del calentamiento y el enfriamiento rápido inmediatamente después del calentamiento ha dado, como resultado pérdidas de humedad promedio de más del 4% al día con varios pasos de curado adicionales. El proceso de la presente invención ha sido probado sobre varias especies de madera y la siguiente tabla ilustra el ciclo de secado completo para madera verde desde el corte de los trozos hasta que se alcanza el CH final de la madera verde. La tabla se divide en la fase 1 y la fase 2 del ciclo de secado. La fase 1 la cual incluye el paso de evaporación es la fase de calentamiento inicial de la madera verde en la cual la madera caliente se expone a un fluido de enfriamiento para enfriar la madera verde caliente a al menos 30°F (-l.l°c) que resulta en _ una pérdida de humedad superior a al menos aproximadamente el 5%. La fase 2 incluye los pasos de secado convencionales generalmente posteriores efectivos para reducir el CH de la madera verde ,a un CH predeterminado en un mínimo de tiempo. La fase 2 fue probada en un horno de secado el cual formó la cámara de tratamiento y utilizó los pasos de secado o curado existentes con un alto contenido de calor con un incremento progresivo de las depresiones del bulbo húmedo. La fase 1 podría ser utilizada como fase de pretratamiento para la fase 2. Sin embargo, con la madera verde acondicionada por la fase 1, se removieron mayores cantidades de humedad por los pasos de secado convencionales generales en la fase 2 después de completar la fase 1. La tabla para el ciclo de secado es como sigue: TABLA DE SECADO FASE 1 FASE DE CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO INICIAL DE LA MADERA VERDE 4- TABLA DE SECADO (continuación) FASE 1 FASE DE CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO INICIAL DE LA MADERA VERDE _p TABLA DE SECADO (continuación) FASE 1 FASE DE CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO INICIAL DE LA MADERA VERDE LO en TABLA DE SECADO FASE 2 SECADO POSTERIOR DESPUÉS DE LA FASE 1 TABLA DE SECADO (continuación) FASE 2 SECADO POSTERIOR DESPUÉS DE LA FASE 1 oo Los resultados de prueba expuestos en la siguiente tabla se obtuvieron con el calentamiento de la madera en un recinto caliente con vapor durante un periodo de tiempo predeterminado, y a continuación poniendo la madera caliente del recinto hacia el ambiente externo donde el aire formó el fluido de_ enfriamiento. El aire ambiental estaba entre 65°F (18.3°C) y 90°F (32.2°C) con una humedad relativa de entre el 70% y el 80%. La columna 1 muestra la pérdida de CH promedio durante el secado bajo la fase 2 que es de aproximadamente 3.85% por hora para el pino amarillo. Tales pérdidas en la humedad son sustancialmente mayores que las pérdidas de CH para los programas de secado convencionales utilizados hasta ahora. Las pérdidas de CH para ciertas maderas, duras de menos de 3% en un periodo de 24 horas, excepto para el pino del sur, han sido normales debido a la cantidad máxima de CH que puede ser removida sin defectos de secado. El acondicionamiento de la madera verde por los pasos de calentamiento y enfriamiento en la fase 1, da como resultado un incremento en la permeabilidad de la madera durante un periodo de tiempo sustancial para permitir que la fase 2 extraiga una mayor cantidad de humedad de la madera. Aunque la prueba ha tomado lugar en un horno de calentamiento cerrado para la fase 2, han sido removidas mayores cantidades de humedad por el secado por aire después del acondicionamiento de la madera verde por la fase 1 sin un calentamiento posterior en un horno. Los elementos para completar el paso de evaporación exitosa como se expone en la Fase 1 son los siguientes : 1. La madera objeto necesita estar tan cerca del CH inicial de la madera "verde" o madera recién cortada como sea posible y haber experimentado no más de aproximadamente 10% 'de pérdida en el CH de tal estado o condición verde o cortada recientemente. 2. La madera objeto tiene que ser calentada en una cámara de calentamiento uniformemente a través de su espesor a la temperatura de evaporación objetivo, al menos de aproximadamente 120°F (49°C) o más, o hasta que el centro de la tabla, viga o palos más gruesos, según sea el caso, esté a tal temperatura objetivo. 3. La madera objeto deberá ser mantenida a tal temperatura objetivo durante un período de tiempo predeterminado, usualmente de alrededor de dos (2) horas, particularmente para minimizar o prevenir las manchas. 4. La madera objeto a lo largo de tal calentamiento deberá ser mantenida tan cerca como sea posible a una depresión de bulbo húmedo de 0 grados. 5. La madera objeto necesita ser expuesta a un fluido de enfriamiento de temperatura reducida (de al menos 30°F (16.2°C) y de manera preferible 50°F (27.8°C) menor que la temperatura de la madera caliente) y una HR de resina (al menos 10% de manera preferible de aproximadamente 20% menor que la HR* de la cámara de calentamiento) . 6. Se necesita que a la madera objeto se le permita transferir su calor interno (de la masa o pila) a tal temperatura de evaporación reducida y evaporación reducida de HR hasta que alcance un equilibrio con tal temperatura . El fluido de enfriamiento puede ser el aire ambiental o aire ambiental ayudado por la introducción de aire forzado de la misma temperatura reducida de HR reducida que el aire ambiental sobre el atado de madera. Tal aire forzado puede estar en forma de temperatura reducida y HR reducida en una unidad de refrigeración o equipo similar para" la manufactura de enfriadores, secadores de aire como se muestra en la Figura 1. La prueba ha mostrado que la cantidad de CH dada por la madera objeto durante el paso de evaporación es proporcional a la cantidad de cambio de la temperatura y HR objeto en la cámara de calentamiento a la temperatura y HR ambientales a las que tal madera procesada es sometida durante el paso de evaporación. Se ha encontrado que la fase 1 es necesaria para el curado acelerado de la madera verde sin importar si se desea minimizar o prevenir cualesquier manchas. La minimización o prevención de las manchas se basa principalmente en la obtención de una "temperatura objetivo precisa" seguida por un enfriamiento rápido. El curado o secado acelerado se basa principalmente en la diferencia de temperatura entre la "temperatura objeto" y la temperatura del medio de enfriamiento utilizado en el paso de enfriamiento rápido. La cantidad de cambio de temperatura que ocurre durante el enfriamiento rápido actúa como un "activador" del secado acelerado resultante, y en algún grado, a mayor la diferencia de temperatura, mayor la pérdida de humedad en el periodo de enfriainiento inicial. De este modo, la utilización de la fase 1 únicamente para el secado acelerado de la madera verde también daría como resultado una minimización o reducción de las manchas en la madera verde. Para el secado adicional de la madera verde bajo la fase 2 después de completar la fase 1, la madera verde es recalentada bajo las operaciones del horno de secado convencionales a una temperatura predeterminada a depresiones de bulbo húmedo en el intervalo de 3 grados a 15 grados inicialmente, de modo que la humedad se eleva muy rápidamente hacia la superficie de la madera y se evapore hacia la cámara del horno. A medida que progresa el proceso de calentamiento, la depresión del bulbo húmedo se incrementa en un intervalo de 3 grados a 50 grados, dependiendo de las especies y varios otros factores. Esto es factib'le, puesto que la madera verde procesada bajo la fase 1 parece experimentar una conversión interna. Tal conversión resulta en el cambio del agua unida a agua libre (o asumiendo) las características del agua libre. La única precaución para utilizar calor elevado y HR reducida es observar rutinariamente la superficie de la madera en la unidad del horno de secado para ver que no se seque demasiado durante tal procesamiento y posteriormente forme grietas superficiales. En esa situación el calor o humedad relativa ("HR") o ambos, necesitarían ser brevemente moderados hasta que la migración de la humedad del centro de cada tabla haya sido capturada en la evaporación de la superficie.

Adicionalmente, podría hacerse un ajuste para reducir la depresión del bulbo húmedo (incremento de la HR) , la cual tendría virtualmente el mismo efecto. Con este como el único factor limitante, el operador de un horno puede proceder a secar tan rápido como sea posible con un riesgo mucho más reducido de defectos de secado de cualquier tipo. Durante la fase 1 del ciclo de secado, las fuerzas internas que son producidas por la diferencia de la temperatura superficial frente a la temperatura interior crean ciertos cambios dentro de la pared celular de la madera en sí. Es durante el paso de evaporación de la fase 1 que tal transformación comienza. A medida que la alta humedad superficial comienza a evaporarse, esta a su vez, causa una reducción más rápida de la temperatura superficial de la madera. El enfriamiento superficial rápido establece una diferencia de temperatura/presión que comienza con una migración del agua libre contenida dentro de las células a la superficie de la madera. Puesto que esta agua libre reemplaza la de la humedad superficial que se perdió por la evaporación, se evapora demasiado acelerando por lo tanto aún más el efecto del enfriamiento e incrementando la diferencia de temperatura/presión. Dentro de un periodo relativamente corto (de aproximadamente 10 a 15 minutos dependiendo de la temperatura y HR de la atmósfera donde ocurre tal evaporación) la temperatura superficial de la madera se ha aproximado a un equilibrio con el fluido de enfriamiento. La temperatura interna de tal madera es aún, sin embargo, más cercana a la temperatura del fluido de calentamiento que está preferiblemente en un intervalo de entre 120°F y 190°F (49°C y 87.8°C) . De acuerdo a la termodinámica, todos los elementos en la naturaleza están en un estado de equilibrio, o tales elementos están en el proceso de aproximarse a tal estado de equilibrio, causando por lo tanto tal migración de agua libre como se mencionó anteriormente. Debido a que tal agua libre se localiza en la cavidad interna de las células de madera en sí, entonces la migración de tal agua crea una diferencia de presión dentro de la célula en sí. Debido a la elevada temperatura de la pared celular que estaría presente en este momento, se cree' que se crea un efecto osmótico que hace la pared celular más permeable o semipermeable, haciendo por lo tanto que el agua unida contenida dentro de las paredes celulares en sí comience a igrar hacia la cavidad en un intento por apartarse de la células en sí, para igualar el desplazamiento del agua libre que ha migrado hacia la superficie de la madera. Este efecto, conocido como el "efecto de evaporación" ha causado una reducción en el CH de la madera verde durante el paso de enfriamiento que se aproxima del 7% al 10% sin signos de degradación o defectos de secado. La madera caliente se expone al fluido de calentamiento dentro de un periodo de tiempo total de aproximadamente 3 a 10 horas dependiendo principalmente de la especie de la madera y el tamaño de la madera. Esta cantidad de pérdida de humedad en tal periodo de tiempo relativamente corto es sustancialmente mayor que la obtenida hasta ahora por los procesos de secado anteriores. La pérdida de humedad resultante del efecto de evaporación, aunque significativa en sí, no es tan significativa como la aparición de la permeabilidad de las paredes celulares de la madera verde procesada durante la fase 1 que parece haber cambiado permanentemente la condición de la madera negra por la aplicación de la fase 2 del ciclo de secado. La fase 2, la cual utiliza los pasos de curado convencionales continúa removiendo humedad interna en la madera verde a una velocidad igualmente impresionante. Se cree que debido a que el efecto osmótico continúa ocurriendo cuando la temperatura interna de la madera procesada se iguala con la temperatura superficial ya reducida, la permeabilidad de la pared es "fija" al menos durante un periodo de tiempo sustancial el cual continúa a través de los pasos de curado restantes de la madera verde. El tiempo total desde el derribamiento hasta la conclusión del ciclo de secado es de importancia particular puesto que sigue siendo sustancialmente más breve que el obtenido hasta ahora con los procesos de secado convencionales existentes. Como se muestra en la columna J de la tabla, el tiempo de secado total para la madera dura de arce después del derribamiento fue de seis (6) días. Para el pino amarillo el tiempo de secado total fue de treinta y cinco (35) horas. Un ciclo de secado típico para el pino amarillo del sur se muestra en la tabla anterior. La temperatura de secado para el pino amarillo como se muestra en la tabla es aún más baja aproximadamente 170°F (76.7°C) debido a la degradación estructural a alta temperatura. Por lo tanto, los resultados no parecen ser inmediatamente inusuales. Bajo los procesos de curado convencionales actuales, el pino amarillo del sur es secado en horno a aproximadamente 212°F (100°C) en aproximadamente 24 horas (por debajo de aproximadamente un Ch del 17%) . Como se muestra en la columna J, el tiempo total para la fase 2 fue de veintitrés (23) horas. Deberá 5 enfatizarse que la práctica industrial actual es utilizar la temperatura de secado del horno de aproximadamente 212 °F (100°C) para el pino amarillo y para aceptar cualquier degradación estructural resultante o considerar ésta dentro de parámetros aceptables. El proceso presente mantiene la 0 integridad estructural del madero de pino verde a una temperatura de secado de 170°F (76.7°C). Es de importancia para la industria procesadora de pino. Un beneficio accidental de la industria de la madera de pino y maderas blandas relacionadas es que la fase de calentamiento y 5 enfriamiento de madera verde de la fase 1 proporciona un mayor grado de control de las manchas de hongos y químicas más problemáticas para esa industria. El procesamiento de vigas pesadas incluyendo mayores espesores también ha respondido favorablemente a esta C invención al menos en algún grado. El término vigas pesadas cerne se utiliza aquí, incluirá, pero no se limitará a; cualquier madero con un espesor mayor de 4 pulgadas (16/4 (10.16 cm) en la jerga industrial), molduras, vigas y durmientes. El proceso de secado se efectúa relativamente de o la misma manera, excepto que las separación es un tanto diferente. Los listones separadores son mucho más gruesos (algunas veces de hasta 2" (5.01 cm) ) y el espacio entre las vigas en una pila es más ancho. El resto del proceso es esencialmente el mismo excepto que el intervalo de procesamiento es considerablemente mayor. Como se muestra e la tabla, se cortaron durmientes con un tamaño de 1 " x 9" x 9' (18 cm x 22.9 cm x 270 cm) (de roble) y se pretrataron en la forma apropiada, y a continuación se procesaron de acuerdo con esta invención. Los durmientes son aceptables con un CH del 50%. Por los métodos convencionales, los durmientes son secados en aire durante un periodo de nueve (9) meses a doce (12) meses, dependiendo de la localización geográfica. A través del uso de esta invención, el tiempo de secado total se ha reducido a aproximadamente tres (3) a cuatro (4) semanas. Aunque el tiempo total para el ciclo de secado se muestra en la fase 2 de la tabla como 8.5 días y el tiempo total a partir del derribamiento hasta el secado ha mostrado como 13 días, pruebas adicionales han indicado que esos tiempos no pueden obtenerse para la práctica comercial. Sobre una base proporcional, otras vigas pesadas responderán también pero con diferentes programas de tiempo. Aún bajo las condiciones controladas, lentas, de los métodos de secado convencionales, los durmientes y otras vigas pesadas con frecuencia tienen grietas y fisuras más grandes y profundas. Puesto que tales grietas y fisuras no afectan de manera apreciable la resistencia de las vigas, son consideradas aceptables por la industria. Con el proceso de secado de esta invención, es menos probable que muchas de las grietas y fisuras que se desarrollan en las vigas pesadas puesto que los esfuerzos internos que causan tales grietas y fisuras son removidos durante la fase 1 de esta invención. El proceso de secado de esta invención puede ser utilizado para palos, postes y áreas relacionadas de utilidad siguiendo el mismo procedimiento. La excepción obvia es que el proceso de apilamiento es diferente puesto que se utilizan trozos redondos de varios tamaños. Pueden ser utilizados métodos de apilamiento y soporte similares a los soportes de tubo para mantener los trozos en hileras de niveles múltiples, permitiendo por lo tanto una penetración máxima de vapor y calor. El procedimiento para el procesamiento actual es generalmente el mismo que se expone en la tabla. El tiempo de secado es función del espesor de la madera que está siendo secada. Sin embargo, el tiempo requerido para el secado final de los trozos se reduce sustancialmente del tiempo necesario por los métodos convencionales presentes. Aunque la fase 1 y la fase 2 del proceso de secado son preferiblemente completadas en un solo recinto tal como se muestra en la Figura 1, puede ser deseable hacer que los pasos de calentamiento y enfriamiento de la fase 1 se completen en diferentes lugares con el paso de calentamiento comenzando en un recinto aislado y el paso de enfriamiento es llevado a cabo por el enfriamiento con aire a cielo abierto en una atmósfera o ambiente externo. Todo el proceso de secado acelerado de esta invención comienza con el derribamiento del árbol y los extremos con la conclusión de la fase 2. La característica importante del proceso de secado comprende el paso de enfriamiento de la fase 1 referida como el periodo de evaporación, el cual es efectivo para reducir al mínimo o eliminar manchas en la madera. Es durante este periodo que la madera procesada desarrolla una combinación compleja de cambios sincronizados que hacen la madera permeable a todo el proceso de secado y estar lista para ser procesada para los pasos de secado posteriores. Inmediatamente después del periodo de evaporación, se debe permitir que la madera regrese a la temperatura atmosférica a la cual ocurre tal evaporación antes de proceder al ciclo de secado acelerado expuesto en la fase 2. Para llevar a cabo la fase 2, la madera objeto, en cualquier forma exista tal madera objeto, es normalmente apilada en una cámara aislada para el calentamiento y flujo de aire óptimos como se muestra en la Figura 1. Con la excepción de algunas especies, por ejemplo, el pino, etc., donde es deseable una temperatura de procesamiento menor (160 grados F (71.1 grados C) o menor), la madera objeto es calentada por medio de vapor y calentamiento auxiliar a un intervalo de aproximadamente 150°F a 180°F (65.6°C a 82.2°C) con una depresión del bulbo húmedo en cualquier lugar de 3 a 15 grados de depresión incrementándose a una depresión de 25 grados a 60 grados en las últimas etapas de la fase 2. La madera, después de ser sometida al paso de evaporación en la fase 1, es más permeable que anteriormente. Algunas especies son más tolerantes que otras y por lo tanto la temperatura y HR necesitan ser moderadas en base a la especie y localización geográfica de la instalación de secado. En algunos casos, la humedad superficial secará la madera procesada demasiado rápido que hace que la migración interna del agua pueda ser capturada con tal evaporación. En esta caso, el operador debe disminuir la temperatura de procesamiento o elevar la HR, o ambas, y la situación se corregirá. No hacer esto dará como resultado grietas superficiales y otros problemas relacionados. Necesitan efectuarse pruebas de contenido de humedad, aleatorias, para señalar la aproximación del contenido de humedad objetivo el cual varía para las diferentes maderas procesadas. Se recomienda utilizar métodos de prueba de secado en horno estándar para aumentar la prueba de medición electrónica que se efectúa durante el proceso de esta invención. Aunque la temperatura objetivo mostrada en la fase 1 para la prueba es a lo máximo de 169°F (76.1°C), la temperatura objetivo máxima podría ser sustancialmente mayor, si se desea, de hasta aproximadamente 250°F (121.1°C) y mayor en algunos casos. También, el tiempo al cual la temperatura y humedad objetivo son mantenidas puede variar sustancialmente con resultados satisfactorios, y en algunos casos, la temperatura y humedad objetivo pueden ser mantenidas hasta por aproximadamente noventa y seis (96) horas. Aunque han sido ilustradas en detalle las modalidades preferidas de la presente invención, es evidente que se les ocurrirán modificaciones y adaptaciones de las modalidades preferidas a aquellos expertos en la técnica. Sin embargo, debe comprenderse expresamente que tales modificaciones y adaptaciones están dentro del espíritu y alcance de la presente invención como se expone en las siguientes reivindicaciones.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (30)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones.

1. Un proceso para tratar madera verde y para tratar madera verde antes del curado para reducir al mínimo las manchas de la madera verde; el proceso de tratamiento de la madera verde se caracteriza porque comprende los pasos de: colocar la madera verde dentro de un recinto de calentamiento para calentarla dentro de periodo de tiempo máximo predeterminado después del derribamiento de los árboles; calentar la madera ve de dentro del recinto en un medio fluido predeterminado a una temperatura predeterminada a aproximadamente 120°F (49°C) durante un periodo de tiempo predeterminado después de que se alcance la temperatura predeterminada, mientras se mantiene de manera general el contenido de humedad de la madera verde durante el calentamiento; y enfriar la madera verde caliente después de ser calentada a la temperatura predeterminada durante un tiempo predeterminado para la rápida evaporación de cualquier exceso de humedad caliente de la superficie externa de madera verde en un periodo de tiempo relativamente corto.

2. El proceso para tratar madera verde de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso de enfriamiento rápido de la madera verde se aplica dentro de treinta (30) minutos del calentamiento de la madera verde .

3. El proceso para tratar madera verde de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso de enfriamiento rápido de la madera verde incluye enfriar la madera verde en aire a cielo abierto para curar la madera verde.

4. El proceso para tratar madera verde de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso de calentar la madera en un medio fluido predeterminado incluye calentar la madera verde con vapor.

5. El proceso para tratar madera verde de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso de calentar la madera verde en un medio fluido predeterminado incluye calentar la madera verde con agua.

6. Un proceso para acondicionar madera, caracterizado porque comprende los siguientes pasos: aplicar un fluido de calentamiento controlado a la madera en una zona confinada o cerrada durante un periodo de tiempo predeterminado suficiente para proporcionar un calentamiento generalmente uniforme de la madera, el fluido de calentamiento tiene un contenido de humedad predeterminado suficiente para mantener sustancialmente el contenido de humedad de la madera; y aplicar un fluido de enfriamiento después de calentar la madera para rodear la madera, el fluido de enfriamiento tiene una temperatura y humedad sustancialmente menores que el contenido de temperatura y humedad de la madera caliente.

7. El proceso de acondicionamiento de madera de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el paso de aplicar un fluido de enfriamiento incluye aplicar un fluido de enfriamiento que tiene una temperatura de al menos aproximadamente 30°F (16.2°C) menor que la temperatura de la madera caliente.

8. El proceso de acondicionamiento de madera de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el paso de aplicar un fluido de enfriamiento incluye aplicar un fluido de enfriamiento que tiene una temperatura de al menos aproximadamente 50°F (27.8°C) menor que la temperatura de la madera caliente.

9. El proceso de acondicionamiento de madera, de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el paso de aplicar un fluido de enfriamiento incluye aplicar un fluido de enfriamiento dentro de treinta (30) minutos después de calentar la madera.

10. Un método para la reducción rápida del contenido de la humedad de la madera verde utilizando un fluido de calentamiento controlado en una zona confinada, caracterizado porque comprende los siguientes pasos: aplicar el fluido de calentamiento a una temperatura de al menos aproximadamente 120°F (49°C) a la madera en la zona confinada durante un periodo de tiempo predeterminado suficiente para proporcionar un calentamiento generalmente uniforme de la madera verde, el fluido de calentamiento tiene un contenido de humedad predeterminado suficiente para mantener sustancialmente el contenido de humedad de la madera verde; aplicar un fluido de enfriamiento después de calentar la madera verde para rodear la madera verde, el fluido de enfriamiento tiene una temperatura y humedad sustancialmente menores que la temperatura y el contenido de humedad de la madera caliente; y mantener la aplicación del fluido "de enfriamiento a la madera verde durante un periodo de tiempo predeterminado suficiente para que la madera alcance sustancialmente la temperatura reducida del fluido de enfriamiento para la remoción sustancial de la madera verde.

11. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el paso de aplicar un fluido de enfriamiento incluye aplicar un fluido de enfriamiento que tiene una temperatura al menos aproximadamente 30°F (16.2°C) menor que la temperatura de la madera caliente y una humedad relativa al menos aproximadamente 10% menor que la humedad relativa de la zona confinada caliente.

12. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el paso de aplicar un fluido de enfriamiento incluye aplicar un fluido de enfriamiento que tiene una temperatura al menos aproximadamente 50°F (27.8°C) menor que la temperatura de la madera caliente y una humedad relativa al menos aproximadamente 20% menor que la humedad relativa de la zona confinada caliente.

13. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque incluye el paso de mantener el contenido de humedad de madera verde antes de colocar la madera verde dentro de la zona confinada para el calentamiento a una pérdida de humedad no mayor del 10% del contenido de humedad original de la madera cuando es derribada o cortada.

14. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el paso de aplicar un fluido de enfriamiento incluye aplicar aire ambiental a la madera verde en un ambiente externo a la zona confinada.

15. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el paso de aplicar un fluido de enfriamiento incluye aplicar aire ambiental al fluido de enfriamiento dentro de un recinto que define la zona confinada para rodear la madera verde con aire ambiental externo para reducir la temperatura y el contenido de humedad de la madera verde después de ser calentada por el fluido de calentamiento .

16. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el fluido de calentamiento comprende vapor para calentar y mantener el contenido de humedad de la madera verde.

17. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el paso de aplicar un fluido de enfriamiento a la madera caliente se proporciona dentro de treinta (30) minutos después del calentamiento de la madera por el fluido de calentamiento.

18. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la zona confinada comprende una cámara cerrada en la cual la madera verde es colocada y calentada por el fluido de calentamiento, la cámara se abre al menos parcialmente a la atmósfera después de la aplicación del fluido de enfriamiento para permitir que el calor escape del recinto después de la aplicación del fluido de enfriamiento.

19. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la aplicación del fluido de enfriamiento incluye la aplicación de aire enfriado artificialmente en la cámara que tiene una temperatura y humedad sustancialmente menor que la temperatura y humedad del recinto caliente.

20. Un proceso para acelerar el secado de madera verde, caracterizado porque comprende los siguientes pasos: a. acerrar madera de un árbol que contiene un contenido de humedad que se ha reducido a una cantidad mínima del contenido de humedad original del árbol, y que es de al menos aproximadamente el 50%; b. calentar la madera con vapor en un recinto de calentamiento a una temperatura predeterminada a al menos aproximadamente 120°F (49°C) durante un periodo de tiempo predeterminado suficiente para proporcionar un calentamiento generalmente uniforme a través de toda la sección transversal de la madera y mantener el contenido de humedad de la madera durante el calentamiento; c. a continuación exponer la madera a un ambiente de enfriamiento que contiene fluido de enfriamiento rodeando la madera a uña temperatura al menos 30°F (16.2°C) menor que la temperatura de la madera caliente y una humedad relativa al menos 10. menor que la humedad relativa del recinto caliente para la transferencia de calor y humedad interna al fluido de enfriamiento; d. mantener la exposición de la madera al fluido de enfriamiento que rodea la madera durante un periodo de tiempo suficiente para que toda la sección transversal de la madera alcance sustancialmente la temperatura del fluido de enfriamiento circundante siendo removida una humedad sustancial de la madera; y e. a continuación repetir los pasos b, c y d en secuencia durante un número de veces suficiente para reducir el contenido de la humedad de la madera a una cantidad baja predeterminada .

21. El proceso para acelerar el secado de madera verde de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el paso de exponer la madera caliente a un ambiente de enfriamiento comprende exponer la madera caliente a un aire que tiene una temperatura al menos 50°F (27.8°C) menor que la temperatura de la madera caliente y una humedad relativa al menos 20% menor que la humedad relativa del recinto caliente.

22. El proceso de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el paso de exponer la madera a un ambiente de enfriamiento comprende exponer la madera a la temperatura ambiente.

23. El proceso de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el paso de exponer la madera a un ambiente de enfriamiento comprende la transferencia de la madera del recinto de calentamiento a una atmósfera externa que contiene aire ambiental.

24. El proceso de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el paso de exponer la madera a un ambiente de enfriamiento comprende exponer la madera al aire ambiental dentro del recinto de calentamiento.

25. El proceso de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el paso de exponer la madera a un ambiente de enfriamiento incluye la aplicación de aire refrigerado al recinto.

26. Un método para acondicionar madera verde para incrementar la permeabilidad en la madera para el secado adicional; el método se caracteriza porque comprende acerrar madera de un árbol que contiene un contenido de humedad que se ha reducido en al menos aproximadamente el 10% del contenido de humedad original del árbol; calentar la madera con vapor en un recinto de calentamiento a una temperatura predeterminada de al menos aproximadamente 120°F (49°C) durante un periodo de tiempo predeterminado suficiente para proporcionar un calentamiento generalmente uniforme a través de toda la sección transversal de la madera y para mantener el contenido de humedad de la madera durante el calentamiento; a continuación exponer la madera a un ambiente de enfriamiento que contiene fluido de enfriamiento rodeando la madera a una temperatura al menos 30°F (16.2°C) menor que la temperatura de la madera caliente y una humedad relativa al menos 10% menor que la humedad relativa del recinto de calentamiento para la transferencia del calor y humedad interna al fluido de enfriamiento; y mantener la exposición de la madera al fluido de enfriamiento que rodea la madera durante un periodo de tiempo suficiente para que toda la sección transversal de la madera alcance sustancialmente la temperatura del fluido de enfriamiento circundante con al menos 5% de la humedad siendo normalmente removida de la madera para el acondicionamiento de la madera verde para el secado adicional.

27. El método de acondicionamiento de madera verde de conformidad con la "reivindicación 26, caracterizado porque la madera verde es sometida a un secado adicional calentando la madera verde en un horno mientras se incrementa gradualmente la depresión del bulbo húmedo durante el calentamiento.

28. El método de acondicionamiento de madera verde de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el paso de exponer la madera a un ambiente de enfriamiento incluye exponer la madera al aire ambiental a una temperatura al menos 50°F (27.8°C) menor que la temperatura de la madera caliente dentro de al menos aproximadamente 30 minutos después de completar el calentamiento de la madera.

29. Un método para secar durmientes, caracterizado porque comprende los siguientes pasos: acerrar durmientes de un árbol que contiene un contenido de humedad que se ha reducido una cantidad mínima el contenido de humedad original del árbol; calentar los durmientes con vapor en un recinto de calentamiento a una temperatura predeterminada de al menos aproximadamente 130°F (54.4°C) durante una cantidad predeterminada de tiempo suficiente para proporcionar un calentamiento generalmente uniforme a través de toda la sección transversal del durmiente y para mantener sustancialmente el contenido de humedad de los durmientes durante el calentamiento; a continuación exponer los durmientes al fluido de enfriamiento que rodea los durmientes de una temperatura al menos 30°F (16.2°C) menor que la temperatura de los durmientes calientes y una humedad relativa al menos 10% menor que la humedad relativa del recinto de calentamiento para la transferencia del calor y humedad internos al fluido de enfriamiento; mantener la exposición de los durmientes al fluido de enfriamiento que rodea los durmientes durante un periodo de tiempo suficiente para que toda la sección transversal de los durmientes alcance sustancialmente la temperatura del fluido de enfriamiento circundante con al menos aproximadamente 5% de la humedad siendo normalmente removida de los durmientes; y a continuación calentar los durmientes a una temperatura baja menor de aproximadamente 150°F (65.5°C) hasta que los durmientes alcancen el contenido de humedad predeterminado .

30. El método para secar durmientes de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque el paso de exponer los durmientes al fluido de enfriamiento comprende rodear los durmientes con aire ambiental a una temperatura al menos 50 °F (27.8°C) menor que la temperatura de los durmientes calientes.