Teoría de la evaporación de la humedad libre en el interior de la madera e investigación sobre el secado de la madera con tubos de calefacción eléctrica de fibra de carbono

Según la forma en que el agua se combina con los materiales, la ciencia del secado divide los materiales en tres categorías. La primera categoría son los cuerpos porosos capilares, en los que los cambios dimensionales son mínimos o inexistentes cuando cambia la humedad, como el coque, el carbón vegetal, la tierra y la grava. La segunda categoría son los coloides, en los que tanto el tamaño como el volumen cambian con el contenido de humedad, como la gelatina. La tercera categoría son los coloides capilares porosos, que son más comunes y presentan características de las dos categorías anteriores. Muchos objetos que encontramos a diario, como la madera, el cuero, los cereales, los alimentos y las hierbas medicinales, pertenecen a esta categoría.

Cuando se seca, la madera de Rignan tiende a arrugarse. A finales de los años 50, los investigadores creían que esto se debía a la tensión de secado, en la que la contracción superficial era mayor que la interna en las fases iniciales del secado, lo que provocaba tensiones en el interior de la madera que causaban arrugas en el producto final. Sin embargo, investigaciones posteriores revelaron que el arrugamiento no se debe al estrés macroscópico del secado, sino a la tensión capilar microscópica. La arruga se produce cuando la tensión capilar supera la resistencia a la compresión transversal. Por ejemplo, el límite de resistencia a la compresión de una determinada especie de madera en estado verde (estado húmedo) es de 3,59 MPa. Puede producirse arrugamiento si el radio de los poros es inferior a 0,04 μm. Por lo tanto, es primordial comprender la aparición repentina de tensión capilar en el interior de la madera debido a la expulsión de gran cantidad de agua capilar durante el secado.

El modelo de evaporación de la humedad libre en el interior de la madera es bastante tedioso, por lo que no profundizaré en él aquí. En su lugar, vamos a discutir el mecanismo de arrugamiento durante el secado de la madera. Durante la expulsión de la humedad libre del interior de la madera, es necesario utilizar temperaturas bajas en las fases iniciales del secado. Esto explica por qué solemos dejar que la madera se seque al aire de forma natural hasta cierto punto antes de introducirla en los secaderos. La madera húmeda no debe introducirse directamente en las cámaras de secado, ya que puede agrietarse y deformarse, con las consiguientes pérdidas. La razón del agrietamiento y la deformación es que el drenaje de los grandes capilares se produce más rápidamente a altas temperaturas, lo que provoca una tensión capilar repentina en el interior de las fibras de madera que supera la resistencia a la compresión transversal, dando lugar a una deformación visible y al agrietamiento de la madera.

Según la teoría de que la tensión capilar provoca arrugas en la madera, ¿podría la sustitución del agua del interior de la madera por líquidos con menor tensión superficial reducir las arrugas de la madera durante el secado? Los investigadores intentaron sustituir el agua del interior de la madera por metanol y etanol, que tienen menores tensiones superficiales, y observaron una mejora significativa del fenómeno de arrugamiento durante el secado. Sin embargo, este método es económicamente inviable para la producción diaria. No obstante, el resultado de esta investigación confirma que el arrugamiento de la madera está causado por la tensión capilar en su interior, lo que proporciona una base teórica para futuras investigaciones.

La verificación experimental revela el siguiente patrón de migración de la humedad en el interior de la madera:

1. El agua libre en la superficie de la madera y el agua del interior de las células se evaporan por completo.
2. El agua libre de las células internas migra hacia la superficie a lo largo de los capilares.
3. El agua adherida a la superficie, es decir, el agua de los poros, también se evapora, reduciendo la humedad de la superficie por debajo del punto de saturación de la fibra.
4. La humedad en el interior de la madera es mayor en las capas internas que en la superficie, lo que crea un gradiente de contenido de humedad del interior al exterior.
5. Debido al gradiente de contenido de humedad, la humedad del interior de la madera migra de las zonas de mayor contenido de humedad a las de menor.

GlobalQT se dedica a la fabricación de tubos de calefacción eléctrica de fibra de carbono y a la investigación. Para más detalles, visite nuestra sitio web o por correo electrónico a contacto@globalquartztube.com.