Por qué la madera se agrieta, se abarquilla y se revira al secarse
Todo defecto de secado empieza con la merma. La madera no merma mientras pierde el agua libre de las cavidades celulares; empieza a mermar cuando las paredes celulares se secan por debajo del punto de saturación de las fibras, en torno al 30 % de contenido de humedad (CH). A partir de ahí merma unas dos veces más en el sentido de los anillos de crecimiento (tangencial) que en sentido transversal a ellos (radial), y apenas nada en el sentido de la fibra.4 Esas diferencias, entre direcciones y entre el exterior y el interior de una tabla, son las que la agrietan y la deforman.
Capa exterior y núcleo: la inversión de tensiones detrás de la mayoría de los defectos
Al empezar el secado, la capa exterior de una tabla se seca por debajo del punto de saturación de las fibras en cuestión de horas e intenta mermar. El núcleo húmedo todavía no merma y la retiene. La capa exterior queda, por tanto, en tracción y el núcleo en compresión. En roble de 50 mm con un programa estándar, la tracción en la capa exterior alcanza su máximo al cabo de unos cinco días.2
Si la capa exterior se estira más allá de su límite elástico, se seca en un estado de estiramiento permanente, llamado deformación permanente por tracción (tension set). Si la tracción supera la resistencia de la madera, se desgarra: una fenda. Más tarde, cuando el núcleo se seca e intenta mermar, la capa exterior sobredimensionada se lo impide. Las tensiones se invierten: la capa exterior pasa a compresión y el núcleo a tracción. Esa tracción tardía del núcleo puede abrir grietas internas.1,2 El FPL compara la deformación permanente por tracción con una goma elástica que se ha mantenido estirada demasiado tiempo y ya no vuelve a su tamaño original.2
Las cuatro fases del secado y sus defectos
El manual de secado de frondosas del FPL divide el secado en cuatro fases, cada una con sus defectos típicos. Las fases son un recurso didáctico, no límites nítidos, pero explican cuándo se crea cada problema y cuándo simplemente se hace visible.2
| Fase | Contenido de humedad | Principal riesgo de defecto |
|---|---|---|
| I | De verde a dos tercios del estado verde | Fendas superficiales y de testa, manchas, deformaciones |
| II | De dos tercios del estado verde al 30 % | Se agravan las fendas superficiales y de testa existentes |
| III | Del 30 % al valor final | Las fendas se convierten en panal; abarquillado; secado excesivo |
| IV | Final (igualación y acondicionamiento) | Contenido de humedad final desigual; endurecimiento superficial |
Fuente: Denig, Wengert & Simpson (2000), Drying Hardwood Lumber, USDA FPL-GTR-118, tabla 2.4 (según Bois 1998).
La lección práctica es que las horas más importantes de una carga de secadero son las primeras. Las fendas solo se crean en la fase I; las fases posteriores solo pueden agravarlas. En el roble rojo, esa fase crítica va del estado verde a un 50 % de CH aproximadamente; en el roble blanco, del estado verde a un 45 %.2 Cómo abordan esto los programas de secado se explica en nuestro artículo sobre el secado en secadero frente al secado al aire.
Fendas, rajas y panal
Las fendas son grietas que se abren durante el secado. El lugar donde aparecen indica cuándo se produjeron y por qué.
Fendas superficiales
Las fendas superficiales se abren en las caras de las tablas, casi siempre en caras de corte tangencial, porque la unión entre los radios leñosos y las fibras longitudinales es débil y las fuerzas de merma tangencial son allí máximas. El roble, con sus radios grandes, es especialmente propenso.2 Muchas fendas superficiales vuelven a cerrarse más adelante en el secado y son invisibles en la madera seca en bruto; solo reaparecen después de cepillar. Si una fenda contiene suciedad o mancha, estaba abierta durante el secado al aire.2
La causa es siempre un secado demasiado rápido al principio: aire demasiado seco, demasiado rápido o ambas cosas. Bastan unas pocas horas de condiciones demasiado severas.2 Los límites del FPL para la primera fase del secado en secadero son prudentes:
- Temperatura inicial de bulbo seco no superior a 43 °C, y de 38–41 °C para especies o grosores críticos.
- Velocidad del aire no superior a 1,9 m/s en las primeras fases.
- Humedad relativa no inferior al 87 % durante la fase I, salvo que la velocidad del aire esté muy por debajo de 1,9 m/s.
- Al menos diez muestras de control bien preparadas por carga, con la velocidad de secado diaria comprobada frente al límite de la especie.2
El parque de madera y la sierra también importan. El sol directo y el viento fuerte con tiempo caluroso o seco pueden agrietar el duramen de 25 mm de roble y haya, así que la madera propensa a fendas debe estar bajo cubierta si va a quedar expuesta una hora o más.2 Una sierra sin filo desgarra la superficie y favorece las fendas: en un experimento del FPL, el roble rojo cepillado antes del secado tuvo 18 veces menos fendas que las tablas en bruto de sierra.2
Fendas y rajas de testa, y por qué compensa sellar las testas
La humedad se desplaza en el sentido de la fibra entre 10 y 15 veces más deprisa que en sentido transversal, así que los extremos de una tabla o de un tronco se secan primero y se agrietan primero.1 Las fendas de testa graves se convierten en rajas de testa, y el panal que provocan puede adentrarse 0,6 m en una tabla.2 La defensa más eficaz es un sellador de testas resistente al agua, aplicado sobre las testas frescas de los troncos o de las tablas recién despuntadas.1,2
Ver los datos
| Tiempo de almacenamiento | Testa sin sellar | Testa sellada |
|---|---|---|
| Semana 2 | 11 mm | 3 mm |
| Semana 3 | 16 mm | 0 mm |
| Semana 4 | 22 mm | 4 mm |
| Semana 5 | 35 mm | 0 mm |
| Semana 7 | 73 mm | 0 mm |
| Semana 9 | 101 mm | 0 mm |
| Semana 12 | 156 mm | 0 mm |
El sellado costó menos de 3 dólares por mil pies tablares; el ahorro llegó a 37 dólares en la semana 12 (dólares de los años noventa). Fuente: Denig, Wengert & Simpson (2000), FPL-GTR-118, tabla 3.1 (Linares-Hernandez & Wengert 1997). Roble rojo americano.
Los datos del FPL muestran tanto lo bien que funciona el sellado como lo deprisa que se pierde su beneficio. En un verano de Wisconsin, la longitud de las rajas en las testas sin sellar de trozas de roble rojo pasó de unos 11 mm a las dos semanas a unos 156 mm a las doce, mientras que las testas selladas siguieron prácticamente libres de rajas.2 En roble rojo de 25–32 mm (5/4) secado al aire, sellar las testas frescas dejó un 62 % de testas con fendas de no más de 25 mm; esperar tres días antes de sellar lo redujo al 22 %, y esperar diez días, al 16 %.2
Otras medidas ayudan: igualar los extremos de la pila, colocar una fila de rastreles en los extremos de las tablas o cerca de ellos y, en el secadero, juntar las pilas por los extremos para que el aire no circule a lo largo de las testas.2
Panal: fendas internas que aparecen en la sierra
El panal es una grieta dentro de la tabla que atraviesa los anillos de crecimiento. Se forma al final del secado, cuando el núcleo está en tracción, normalmente si el núcleo sigue bastante húmedo mientras se suben demasiado las temperaturas durante demasiado tiempo.1 Las fendas internas espontáneas son poco frecuentes: la mayor parte del panal es una fenda superficial o de testa que se ha profundizado.2 El panal rara vez se ve en la superficie. Normalmente solo se descubre al tronzar, cortar al hilo, cepillar a fondo o fresar la madera, lo que lo convierte en uno de los defectos más caros para un fabricante de piezas.1,2
Las reglas del FPL para evitarlo son prevenir de entrada las fendas superficiales y de testa, secar con suavidad la madera ya agrietada, con humedad alta y temperatura moderada, y ser prudente al subir la temperatura con grosores grandes mientras el núcleo esté por encima del 28 % de CH aproximadamente.2
Colapso, acebolladura y separación de anillos
El colapso es el aplastamiento de las células de la madera. El colapso grave se ve como ondulaciones, una superficie en forma de tabla de lavar; el colapso leve parece simplemente una merma excesiva en grosor. Se produce cuando madera muy húmeda se seca deprisa, y las temperaturas altas lo favorecen.1,2 Es raro en la mayoría de las frondosas, pero la madera con infección bacteriana, llamada wetwood, es propensa: para varios robles americanos, el FPL cita el colapso, la separación de anillos y el panal como defectos típicos del wetwood.2
La acebolladura o separación de anillos es una separación a lo largo de los anillos de crecimiento. Casi siempre está ligada a un debilitamiento bacteriano en el árbol en pie, o a veces a vientos fuertes, y las tensiones de secado rara vez bastan para provocarla. En el secadero poco se puede hacer, salvo apartar las trozas afectadas.2
Endurecimiento superficial y ensayo del tenedor
El endurecimiento superficial (case-hardening) es la deformación permanente por tracción descrita más arriba, todavía atrapada en la madera al final del secado. La tabla parece perfecta, pero la capa exterior y el núcleo se están oponiendo entre sí. En cuanto el equilibrio se altera al reaserrar o cortar al hilo, las piezas se arquean, o la vía de corte se cierra y pinza la sierra. El FPL también relaciona las tensiones residuales con rajas en el cepillado y un mal encolado.2
Se elimina con un acondicionamiento al final del ciclo de secado: subir brevemente la humedad de equilibrio del aire del secadero hasta aproximadamente el CH objetivo más 4 puntos, a unos 82 °C, para que la capa exterior recupere humedad y se relaje.2 Nuestro artículo sobre el secado en secadero describe paso a paso la igualación y el acondicionamiento.
La comprobación es el ensayo del tenedor. Se corta de una tabla una sección transversal fina y se sierra en forma de púas: tres púas, quitando la central, para tablas de menos de unos 4 cm de grosor; seis púas, quitando la segunda y la quinta, para grosores mayores. Si las púas exteriores se curvan hacia dentro, queda deformación permanente por tracción; con tensiones de moderadas a graves, llegan a tocarse.2 El momento importa. Un gradiente de humedad en las púas puede simular u ocultar tensiones, así que el FPL aconseja dejar enfriar la madera uno o dos días antes del ensayo, o calentar las púas cortadas 15 segundos en un horno microondas para igualar su humedad.2
Deformaciones: arqueadura, curvatura de canto, revirado y abarquillado
Una deformación es cualquier desviación de una cara o un canto respecto a la planitud o la escuadra. El Wood Handbook enumera seis tipos: arqueadura, curvatura de canto, revirado, abarquillado, ovalización y deformación romboidal, estas dos últimas propias de secciones cuadradas y redondas.1 Las deformaciones tienen dos orígenes, las diferencias entre la merma radial, tangencial y longitudinal y las tensiones de crecimiento del árbol, y se agravan con la fibra irregular, la madera juvenil y la madera de reacción.1
Qué causa cada tipo de deformación
- La arqueadura, una curva a lo largo de la cara como la de un esquí, se debe a menudo a un aserrado no paralelo a la corteza y a un mal apilado: rastreles desalineados o demasiado separados, rastreles desiguales o bases irregulares.2
- La curvatura de canto, una flexión lateral a lo largo del canto, procede de anillos de crecimiento descentrados o de troncos torcidos: un canto merma más a lo largo que el otro.2
- El revirado, cuando las esquinas de una cara ya no están en un mismo plano, aparece en madera con fibra en espiral, ondulada, diagonal o entrelazada.2
- El abarquillado, una curva a lo ancho, es la tendencia natural de las tablas de corte tangencial. El lado de la corteza siempre merma más que el lado del corazón, y el efecto aumenta cuanto más cerca de la médula se corta la tabla.2
La mayoría de las deformaciones, señala el FPL, se deben a características de la madera más que a errores de secado. Todo lo que vuelva a humedecer la superficie durante el secado las agrava: vaporizar madera fría en el arranque, ciclos de inversión de los ventiladores de más de dos horas o programas demasiado húmedos para madera parcialmente seca.2
Por qué se abarquillan el roble y el haya de corte tangencial: la relación tangencial/radial
La relación entre el movimiento tangencial y el radial es una buena guía de cuánto tiende a abarquillarse una especie. Para especies europeas, el Instituto Forestal del Estado de Baviera da unos 2,2 para el roble y 2,1 para el haya, frente a 1,8 para el fresno y unos 1,6 para el tilo.3,5
Por eso las tablas de corte radial, cuyas caras anchas atraviesan los anillos, se abarquillan, sufren fendas superficiales y se rajan menos durante el secado y en uso.2 La elección se hace en la sierra, a costa de rendimiento, como se explica en nuestro artículo sobre el aserrado tangencial, radial y semirradial.
Un apilado que mantiene las tablas planas
Rastreles y durmientes trabajan juntos para mantener la madera plana mientras se seca.2 Las indicaciones del FPL:
- Grosor de los rastreles. Normalmente 19 mm y, sobre todo, uniforme: los rastreles desiguales provocan deformaciones. Cada 3 mm adicionales de grosor de rastrel reducen la capacidad del secadero en torno a un 7 %.
- Separación de los rastreles. Cada 30–46 cm para las calidades superiores de frondosas de 25–38 mm (4/4–6/4), unos 30 cm para calidades inferiores y especies propensas a deformarse, y 60 cm suele ser aceptable para grosores de más de 38 mm. Añada rastreles a menos de 30 cm de los extremos de la pila cuando las longitudes sean desiguales.
- Alineación. Rastreles alineados verticalmente, con un durmiente bajo cada columna de rastreles y bases niveladas.
- Peso. Unos 7 kPa sobre la carga, el equivalente a unos 25 cm de hormigón, controlan parte de las deformaciones, aunque en el secado de frondosas rara vez se usan pesos.2
Decoloraciones: manchas que aparecen después de cepillar
Los defectos de color importan sobre todo en las maderas claras y en el roble con acabados transparentes. Unos son químicos, otros fúngicos, y varios permanecen ocultos hasta que se cepilla la superficie.1,2
Mancha de tanato de hierro en el roble
El roble es rico en taninos. Tanino, agua y hierro reaccionan y forman tanato de hierro, de color negro azulado. La peor fuente es el condensado que gotea de herrajes oxidados del secadero o de conducciones de vapor que no drenan; con un aporte constante de hierro y agua, la mancha puede penetrar más de 13 mm en la madera. Las horquillas de las carretillas, los rodillos metálicos, los flejes de acero y las limaduras de sierra también manchan, pero rara vez a más de 0,4 mm de profundidad.2 Prevenirla significa eliminar el hierro y dar pendiente a las conducciones de vapor para que el agua escurra. El ácido oxálico elimina la mancha de la madera verde o seca.2
Mancha de rastrel y mancha química gris
La mancha de rastrel, también llamada sombra de rastrel, es una banda de madera más oscura o más clara a lo ancho de la tabla, donde estaba apoyado un rastrel. Normalmente solo se ve después de cepillar.2 Pese al nombre, rara vez intervienen hongos y no la causan los rastreles: el FPL la atribuye a la oxidación de compuestos químicos naturales de la madera, desencadenada por un secado lento, probablemente de menos de un 5 % de CH al día, a 10–54 °C mientras la madera tiene más de un 40 % de CH.2 Manchas químicas muy parecidas son el agrisado interior, observado sobre todo en arce, almez, robles del sur de Estados Unidos y fresno, y la mancha parda «de café», sobre todo en el roble blanco.2 En muchas frondosas puede producirse una decoloración profunda pardo grisácea si el secado inicial es demasiado lento o la primera temperatura del secadero demasiado alta.1
El remedio es la rapidez al principio. La lista de comprobación del FPL incluye usar trozas almacenadas menos de dos semanas con tiempo cálido, apilar la madera en las 12 horas siguientes al aserrado, usar rastreles secos al 8–10 % de CH y rastreles ranurados, proteger de la lluvia la madera apilada, aplicar una velocidad de aire alta a las maderas claras y no superar los 71 °C en el secadero salvo durante la igualación y el acondicionamiento.2
Azulado y moho
El azulado es un hongo que crece en la albura húmeda cuando el secado es demasiado lento, sobre todo en verano; su color es el del propio hongo. No debilita la madera, pero arruina las superficies con acabado transparente. Los mohos viven sobre la suciedad y el polvo más que sobre la madera. Ambos se controlan secando lo bastante deprisa. Las temperaturas de más de 54 °C también detienen los hongos, pero ese calor es demasiado severo para muchas especies mientras siguen húmedas.1,2
Lo que cuestan los defectos de secado
El FPL considera que los defectos de secado son a menudo la partida más costosa del secado de la madera de frondosas.2 Las cifras más citadas son antiguas pero elocuentes: en un estudio de Pensilvania con madera No. 1 Common de 25–32 mm secada al aire en parques abiertos típicos, las pérdidas de valor fueron del 6 % en el abedul amarillo, el 8 % en el tilo americano, el 13 % en el roble rojo, el 14 % en el arce duro y el 15 % en el roble blanco, sin contar la merma.2 No hemos encontrado una cifra moderna comparable para especies europeas.
Las pérdidas no terminan en el secadero. El FPL estima que quizá el 90 % de los defectos de mecanizado y encolado, desde la fibra repelada hasta las juntas de cola abiertas, pueden eliminarse con un secado correcto, y fija como objetivo de contenido de humedad final la humedad de equilibrio higroscópico del lugar de uso, más o menos 2 puntos.2 Nuestro artículo sobre el contenido de humedad de la madera y la humedad de equilibrio explica cómo fijar ese objetivo.
Los defectos de secado de un vistazo: causa y prevención
| Defecto | Causa principal | Prevención |
|---|---|---|
| Fendas superficiales | La capa exterior se seca demasiado deprisa al principio: HR demasiado baja, aire demasiado rápido | Arranque suave (≤43 °C, ≥87 % de HR en la fase I); sierra afilada; madera verde a la sombra |
| Fendas y rajas de testa | Las testas se secan 10–15× más deprisa en el sentido de la fibra | Sellado de testas inmediato; rastreles en los extremos de las tablas; pilas juntas por los extremos |
| Panal | Fendas superficiales o de testa que se profundizan; núcleo húmedo mientras se sube la temperatura | Evitar fendas superficiales; prudencia con grosores grandes mientras el núcleo esté a >28 % de CH |
| Colapso | Madera muy húmeda secada deprisa o en caliente; wetwood | Temperatura inicial baja; apartar el wetwood |
| Acebolladura, separación de anillos | Debilitamiento bacteriano o viento en el árbol en pie | Poco control en el secado; seleccionar las trozas |
| Endurecimiento superficial | Deformación permanente por tracción que queda al final del secado | Igualar y después acondicionar a CH objetivo + 4; ensayo del tenedor |
| Arqueadura, curvatura de canto, revirado | Fibra, tensiones de crecimiento, madera de reacción, mal apilado | Aserrar en paralelo a la corteza; rastreles uniformes de 19 mm alineados |
| Abarquillado | Merma tangencial de unas dos veces la radial | Corte radial; evitar rehumedecer durante el secado |
| Mancha de tanato de hierro (roble) | Hierro + tanino + agua | Sin goteos oxidados ni contacto con acero; conducciones de vapor drenadas |
| Mancha de rastrel, mancha gris | Secado inicial lento de madera húmeda | Trozas frescas; apilar en menos de 12 h; rastreles secos; buena circulación de aire |
| Azulado, moho | Hongos en la albura húmeda cuando el secado es lento | Secado inicial rápido; equipos limpios |
Fuente: Elaborado por SARAL a partir de Bergman (2021), Wood Handbook FPL-GTR-282, capítulo 13, y Denig, Wengert & Simpson (2000), FPL-GTR-118, capítulos 3, 4, 8 y 9 y tabla 9.1.
Cómo evitamos los defectos de secado en SARAL
Cómo inspeccionar una entrega de madera de frondosas secada en secadero
- Mire las testas. Las fendas y rajas de testa se ven enseguida. Las rajas largas que empiezan en las testas a menudo esconden panal más adentro.
- Cepille algunas tablas. Las fendas superficiales, la mancha de rastrel y la mancha química gris a menudo solo se ven después de cepillar. Cepillar una muestra del centro de los paquetes lleva unos minutos.
- Tronce una tabla de muestra. Un corte bien alejado de la testa revela el panal y le da una sección para el ensayo del tenedor.
- Haga un ensayo del tenedor si va a reaserrar o cortar al hilo la madera. Deje que la sección se estabilice antes de leerla.
- Mida el contenido de humedad en al menos el 10 % de las piezas y compárelo con el objetivo y la tolerancia acordados.
- Compruebe la planitud de algunas tablas en cuanto a arqueadura, curvatura de canto, revirado y abarquillado, y busque marcas oscuras donde los flejes de acero o las horquillas tocaron el roble.
- Pida los registros de secado: programa, contenido de humedad final de las muestras de control y si la carga se igualó y acondicionó.
Preguntas frecuentes
¿Por qué se agrieta la madera al secarse?
Porque la superficie se seca y merma antes que el interior. El núcleo húmedo frena la superficie que merma, que queda en tracción; si la tracción supera la resistencia de la madera en sentido transversal a la fibra, se agrieta. Las testas se agrietan primero porque la humedad sale en el sentido de la fibra entre 10 y 15 veces más deprisa que en sentido transversal.1
¿Qué diferencia hay entre una fenda y una grieta o raja?
Una fenda es una separación en el sentido de la fibra que se forma durante el secado, en la superficie, en la testa o dentro de la tabla. Una raja atraviesa la pieza de una cara a la otra, normalmente desde una testa. Las fendas de testa graves se convierten en rajas de testa; las fendas superficiales profundas pueden convertirse en panal interno.2
¿Cómo se seca el roble sin que se agriete?
Protéjalo del sol y del viento desde el momento en que se asierra, selle las testas de inmediato, apílelo sobre rastreles uniformes y séquelo despacio al principio: según las indicaciones del FPL, con un arranque del secadero a no más de 43 °C y con un 87 % de humedad relativa o más, con una velocidad de aire moderada, hasta que la madera haya perdido un tercio de su humedad.2 El roble de corte radial se agrieta menos que el de corte tangencial.
¿Qué madera se agrieta menos al secarse?
Las especies con una merma moderada, una relación baja entre la merma tangencial y la radial y sin radios grandes son las más tolerantes. Entre las frondosas europeas, el tilo (unos 1,6) y el fresno (1,8) son más dóciles que el roble (2,2) y el haya (2,1).3,5 Dentro de una misma especie, las tablas de corte radial se agrietan y se abarquillan menos que las de corte tangencial.2
