FACULTAD DE CIENCIAS APLICADAS A LA INDUSTRIA AÑO 2010

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CUYO Dotta Leonel AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL Maggi Sebastián

TP FINAL

AUTOMATIZACIÓN

1. MEMORIA DESCRIPTIVA

Introducción

La madera es un material orgánico y como tal susceptible a los agentes climáticos,

ambientales y biológicos.

Preservar la madera con C.C.A., consiste en introducir dentro de su estructura

celular una substancia química que le confiere una durabilidad adquirida y la

protege contra el ataque de bacterias, hongos e insectos.

El uso de maderas "BLANDAS" (pino, álamo, eucalipto) queda restringido por su

baja durabilidad, dada su condición natural, a usos muy limitados.

Sin entrar en el tema de la madera como material de construcción, repitiendo sus

condiciones de maleabilidad, textura, calidez, peso o las ventajas que presenta

sobre otros materiales, etc., pasaremos a describir su estructura celular.

Con una vista microscópica apreciaríamos que está conformada por células largas,

huecas y alineadas en su mayoría en una sola dirección. Dichas células poseen

pequeñas válvulas que las comunican entre si.

A simple vista observamos que el centro del tronco presenta un tono más oscuro

llamado duramen (como su nombre indica es el sector mas duro) y esta rodeado

por la madera tierna o savia, también llamada albura.

Las válvulas antes nombradas se encuentran totalmente cerradas en el duramen y

abiertas (en funcionamiento) en la albura. Por ellas circula la savia.

Deducimos entonces que el duramen solo le confiere al árbol su rigidez estructural,

pero quien mantiene el flujo de vida es el anillo exterior.

Cuando el tronco se seca, las pequeñas válvulas intercelulares tienden a cerrarse,

pero no en su totalidad y por esos canales de circulación se introduce el líquido

impregnante llenando las células huecas.

FACULTAD DE CIENCIAS APLICADAS A LA INDUSTRIA AÑO 2010

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CUYO Dotta Leonel AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL Maggi Sebastián

TP FINAL

Si bien el duramen no es impregnable, hay especies que sí aceptan la impregnación

y otros casos en que entre el duramen y la albura no presentan una diferencia

apreciable y una demarcación definida.

Los árboles de forestación presentan una preponderancia en albura altamente

impregnable, convirtiendo de esta forma una madera blanda de bajo costo en

madera "durable", compitiendo con maderas duras de muy alto valor, teniendo

además la ventaja de utilizar recursos renovables en lugar de maderas de lento

crecimiento y escasas en plaza.

Mediante la impregnación de maderas con C.C.A., se aprovecha un recurso natural

renovable, al cual se le incorpora una durabilidad adquirida al impregnarla,

confiriéndole una vida útil igual o mayor a una madera de las especies durables sin

tratar. Ésta es una tendencia clara de mercado que exige productos de bajo costo,

mínimo mantenimiento y prolongado servicio.

PRESERVANTES

Existen tres grandes grupos:

a) OLEOSOS: La más conocida y usada de este grupo es la creosota.

b) OLEOSOLUBLES: Donde encontramos el pentaclorofenol, el naftenato de cobre,

etc.

c) HIDROSOLUBLES: Los más utilizados, Oxido de cromo-cobre-arsénico (C.C.A.)

Sulfato de cobre, compuestos de boro, etc.

Dentro de éstos, la creosota y las sales de C.C.A. son las más empleadas, aunque si

bien ambos preservantes tienen cualidades preventivas sobre los agentes

biológicos, el hidrosoluble aventaja ampliamente a la creosota principalmente en las

virtudes finales de polución ambiental, tratamientos posteriores (encolados,

pintados, etc.), manipuleo, contacto con suelo, plantas, animales, personas, etc. El

hidrosoluble C.C.A. no mancha, no tiene olor, no exuda, etc.

COMPOSICION DE C.C.A. Es una mezcla de sustancias químicas en las que se

emplea el agua como solvente, que se fijan rápida y efectivamente en la madera,

evitando pérdidas de ingrediente activo por lavado o volatilización, elaborado sobre

la base de las proporciones detalladas a continuación:

Óxido de cromo 316 g/kg Actúa como fijador irreversible

Óxido de cobre 121 g/kg Actúa como fungicida

Pentóxido de arsénico 224 g/kg Actúa como insecticida

La mezcla de sales inorgánicas son fijadas a la madera mediante compuestos de

cromo (VI) (cromatos y dicromatos de metales alcalinos y óxidos de cromo VI). El

cromo se reduce durante el proceso de fijación a cromo III insoluble. La

composición de la mezcla de sales puede tener variadas composiciones. Los

compuestos de arsénico (V) incluyen: pentóxido de arsénico, ácido arsénico y

FACULTAD DE CIENCIAS APLICADAS A LA INDUSTRIA AÑO 2010

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CUYO Dotta Leonel AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL Maggi Sebastián

TP FINAL

arseniato disódico. En conjunto con los cromatos, los siguientes compuestos de

cobre (II) son usados: sulfato de cobre, carbonato de cobre y óxido de cobre.

El método de preservación más eficaz que se conoce es la impregnación por vacío -

presión, o método de célula llena con Arseniato de Cobre Cromatado o CCA-C, que

es un producto hidrosoluble. El mismo está elaborado a base de sales cromo-cupro-

arsenicales donde el cobre actúa como fungicida, el arsénico como insecticida y el

cromo como encargado de la fijación irreversible a la madera, haciendo imposible

su pérdida o lavado. Este sistema brinda la seguridad de haber incorporado la

cantidad óptima necesaria de producto por unidad de masa de madera, con la

penetración y dispersión deseada.

El preservante reacciona con los azúcares de la madera para formar precipitados

insolubles, transformando así la madera en una sustancia no alimenticia para

hongos, bicho taladro, termitas y otros agentes destructores.

El hecho de que se formen precipitados insolubles hace que la duración de la

madera así procesada sea indefinidamente larga, dado que estos no se evaporan,

como en el caso de la mayoría de los preservantes que se aplican a pincel, ni se

disuelven en el agua. El proceso transfiere a la madera un tono ligeramente

verdoso, que con el tiempo se pone gris.

La impregnación se hace siguiendo normas IRAM 9600 de Octubre de 1998, con

productos registrados en el SENASA.

La madera impregnada puede ser aserrada, agujereada, cepillada y clavada de la

misma forma que la madera sin tratar. Además se puede pintar, barnizar y encolar

como cualquier otra madera.

FACULTAD DE CIENCIAS APLICADAS A LA INDUSTRIA AÑO 2010

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CUYO Dotta Leonel AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL Maggi Sebastián

TP FINAL

TIEMPOS DE PROCESO Y ETAPAS DE IMPREGNACION CON C.C.A.

VACIO INICIAL: Duración de 20 a 45 minutos.

Vacío hasta 0,8 kg/cm² (600 mm Hg)

PRESIÓN: Duración de 30 a 50 minutos según el porcentaje a incorporar

Presión desde 10 a 14 kg/cm²

VACIO FINAL: Duración de 20 a 40 minutos

Vacío hasta 0,8 kg/cm² (600 mm Hg)

Los tiempos de los ciclos y los valores usados varían de acuerdo al tipo de madera,

su tamaño y la posterior aplicación.

PREPARACION DE LA MADERA

Debe estar descortezada siendo el factor más importante para la impregnación el

grado de humedad de la madera.

Los preservantes hidrosolubles (C.C.A.) pueden aplicarse con un porcentaje cercano

o igual al de la saturación de la fibra (30%), ya que la savia también es soluble a la

solución preservante permitiendo la impregnación en su recorrido.

Los oleosos en cambio requieren un máximo del 25% de humedad inicial.

PROCESO DE IMPREGNACIÓN

Preparación del líquido

La preparación se realiza en el tanque de premezcla en el que se introduce el

compuesto químico y el agua. La proporción que se debe lograr es del 30 al 35%

del compuesto en agua. Una vez obtenida la mezcla se pasa mediante bombas al

tanque de donde se lo extrae para su empleo.

Schematic of a plant for the full-cell process

a) Impregnating cyclinder; b) Vacuum pump; c) Pressure pump; d)

Storage and measuring vessel; e) Dissolving vessel for water-soluble preservatives

FACULTAD DE CIENCIAS APLICADAS A LA INDUSTRIA AÑO 2010

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CUYO Dotta Leonel AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL Maggi Sebastián

TP FINAL

Ullman’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Sixth Edition, 2006

Descripción del proceso

La madera, que debe encontrarse seca, a no más del 25% de humedad se

introduce dentro del autoclave, se cierra la puerta, dando comienzo al ciclo de

impregnación.

1) Se introduce la madera en el autoclave y se cierra

la puerta. La presión interna es igual a la externa.

2) Se cierra la válvula de ventilación y se comienza

el VACIO INICIAL con el fin de extraer el aire de la

autoclave y parte del aire existente en las cavidades

celulares de la madera. Duración del ciclo entre 15 y

45 minutos a 650 mm de Hg.

3) Manteniendo el vacío se inicia el llenado del

autoclave con la solución C.C.A., operación que

se efectúa rápidamente por la ayuda que

proporciona el vacío existente dentro del

autoclave.

Bomba de vacío

funcionando

-

Válvula abierta

=

Bomba de vacío

funcionando

Ingreso de solución

FACULTAD DE CIENCIAS APLICADAS A LA INDUSTRIA AÑO 2010

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CUYO Dotta Leonel AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL Maggi Sebastián

TP FINAL

4) Cuando el autoclave está totalmente lleno con

producto, se finaliza el VACIO INICIAL, se cierra las

válvulas de vacío y se da marcha a la bomba de

PRESIÓN. Duración del ciclo entre 15 y 45 minutos.

5) Finalizado el ciclo de presión se extrae la solución y se

inicia el VACIO FINAL para extraer el excedente de

solución, la que se bombea al tanque de almacenaje.

Duración del ciclo entre 15 y 30 minutos.

6) Fin del VACIO. Se abre la válvula de ventilación para

igualar presiones y se procede a abrir las puertas para el

retiro de la carga impregnada.

http://www.fimaco.com.ar/productos/autoclaves/a02/La%20Impregnacion%20de%

20la%20Madera%20con%20CCA.pdf

http://users.copetel.com.ar/Impregsur/CCA-C.html

Bomba de presión

funcionando

+

Solución en exceso

recuperada

= [-]

Válvula abierta

=

FACULTAD DE CIENCIAS APLICADAS A LA INDUSTRIA AÑO 2010

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CUYO Dotta Leonel AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL Maggi Sebastián

TP FINAL

Arsenic-Containing Wood Preservatives. Although the use of arsenic-containing

wood preservatives is prohibited or limited in some countries for toxicological

reasons [13], [198], copper – chromium – arsenic salt mixtures (CCA salts) are still

among the most important fixing wood preservatives because of their broad-based

activity, even against termites, and their resistance to being leached out. The salt

mixtures can have varying compositions. Arsenic(V) compounds used include

arsenic pentoxide, arsenic acid, and disodium arsenate. In addition to chromates,

the following copper(II) compounds are used: copper sulfate, basic copper

carbonate, or copper oxide. Copper is added to compensate for the low activity

toward soft rot. Acid fixation of CCA salts occurs in various phases. Chromium(III)

arsenate, basic copper arsenate, and chromium(III) hydroxide are formed. The

length of the fixing process depends on the moisture level in the wood, pH, and

temperature, it can be several days to several weeks [14]. A large number of

theories exist about the mechanism of CCA fixing [15].