Dispositivo para la emulación de la humedad de la madera y procedimiento asociado a dicho dispositivo.

Dispositivo para la emulación de la humedad de la madera y procedimiento asociado a dicho dispositivo.

La invención se refiere a un dispositivo capaz de emular los valores específicos de humedad de diferentes especies de madera, para la calibración de la medida aportada por dichos xilohigrómetros de resistencia, donde el dispositivo comprende una caja de bornes conectables a las entradas de conexión de un xilohigrómetro de resistencia, y donde cada uno de dichos pares de bornes se encuentra conectado a una resistencia eléctrica.

Dispositivo para la emulación de la humedad de la madera y procedimiento asociado a dicho dispositivo.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se enmarca dentro de las tecnologías para la verificación y la calibración de aparatos de estimación de la humedad en madera por medición de la resistencia eléctrica, conocidos como xilohigrómetros de resistencia. Más concretamente, la invención se refiere a dispositivos capaces de emular los valores específicos de humedad de diferentes especies de madera, para la calibración de la medida aportada por dichos xilohigrómetros de resistencia.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los xilohigrómetros de resistencia funcionan bajo el principio de la estimación indirecta de la humedad de la madera, mediante la medición directa de la resistencia eléctrica que presenta dicha madera al paso de una corriente eléctrica. Como es sabido, la madera seca es un pobre conductor de la electricidad (siendo un material predominantemente aislante) ; sin embargo, el agua es un excelente conductor eléctrico, como consecuencia de la presencia de abundantes iones en su seno. Es por ello que la conductividad eléctrica de la madera crece cuando aumenta su contenido de humedad. En un orden aproximado de magnitudes, puede decirse que la madera totalmente seca presenta una resistencia eléctrica de alrededor de 1017 Ohmios, mientras que la madera con un 25% de humedad presenta una resistencia eléctrica en el entorno de 106 Ohmios.

Por debajo del punto de saturación de las fibras de la madera (que corresponde al contenido de humedad en el cual las paredes celulares se mantienen completamente saturadas de agua, permaneciendo secas las cavidades celulares de la madera) , existe una relación cuasi-lineal entre el logaritmo de la resistencia y el logaritmo de la humedad. De acuerdo con ello, la medida de la resistencia eléctrica de una madera (o de la conductancia, que es la inversa de la resistencia) es una medida indirecta de la cantidad de agua presente en la madera. Sin embargo, la estimación de la variación de la resistencia eléctrica de la madera con su contenido de humedad es altamente dependiente de diversos factores, entre otros: la especie de madera, su densidad, la dirección del flujo de la corriente aplicada, el contenido en cenizas de la madera, los gradientes de humedad y las condensaciones superficiales de agua, la temperatura, el método de medida realizado, los fenómenos de relajación por disminución de la presión de contacto entre la madera y los electrodos, o la electrolisis. Por ello la obtención de las curvas teóricas de humedad de la madera en función de la resistencia, u=f (R) , es en general una tarea no realizable de forma automática, ni extrapolable de unas especies de madera a otras, sino que ha de llevarse a cabo mediante procedimientos de experimentación y obtención de datos empíricos, especie a especie, y que más tarde se interpolan como las curvas u=f (R) que emplearán los xilohigrómetros.

En esencia, los xilohigrómetros de resistencia habitualmente usados por la industria de la madera (equipos portátiles) son aparatos que miden la resistencia eléctrica de la madera al paso de una corriente continua bajo la acción de una diferencia de potencial eléctrico de, típicamente, 9-10 voltios. La conversión de la medida interna de resistencia eléctrica a valores de humedad de madera (que son los que resultan relevantes en la industria maderera)

se efectúa, como se ha mencionado en los párrafos anteriores, mediante las “curvas modelo” u=f (R) con las que los xilohigrómetros están internamente configurados. Es por ello que las estimaciones obtenidas con estos aparatos se basan tanto en la precisión de la medida de la resistencia eléctrica de la madera, como en la exactitud de los resultados derivados mediante su conversión en valores de humedad de la madera. De hecho, es preciso en este punto decir que existen grandes diferencias observadas en las medidas aportadas entre distintos aparatos del estado de la técnica, realizadas sobre un mismo material. Dichas diferencias, se basan en, por un lado, su diferente precisión a la hora de medir la resistencia eléctrica y, por otro, las diferentes curvas patrón internas empleadas para convertir las medidas de resistencia en medidas de humedad. Ambos factores explican la causa de por qué, ante la misma madera con el mismo porcentaje de humedad, aparatos de distintos fabricantes aportan medidas sustancialmente diferentes.

A la hora de identificar las variables que pueden afectar a la relación entre la resistencia eléctrica y la humedad de la madera, éstas pueden dividirse en dos grandes grupos:

1. Variables inherentes al material:

a. La especie de madera (ya que esta variable afecta tanto a su composición química –que determina la presencia de iones que facilitan la conducción- como a los caminos de paso de la corriente eléctrica por el material) .

b. La temperatura.

2. Variables inherentes al proceso de medida:

a. La geometría y distancia entre los electrodos.

b. La dirección de la medida (ya que la forma de paso de la corriente eléctrica por el material es distinta) .

c. Gradientes de humedad (profundidad de inserción de los electrodos) .

d. Tiempo de la medida (por los fenómenos electrolíticos que genera el paso de una corriente continua y la influencia que estos tienen el la deriva de la medida) .

e. Voltaje empleado.

Las variables anteriormente mencionadas bajo el epígrafe 2 son controlables siguiendo las pautas metodológicas para la medida contenidas en la norma europea UNE-EN 13183-2, mientras que las contempladas bajo el epígrafe 1, la especie y la temperatura, han de ser consideradas específicamente en el diseño de los aparatos de medida.

Respecto al efecto de la temperatura en la resistencia eléctrica, como norma general puede decirse que la conductividad eléctrica de la madera aumenta con la temperatura. Este fenómeno es justamente el contrario al observado en los materiales conductores de tipo metálico, lo que sugiere que el mecanismo de conducción eléctrica sea distinto en unos y otros materiales. A grandes rasgos, puede decirse que la conductividad eléctrica de la madera se dobla por cada aumento de la temperatura de la madera de 10ºC. Los equipos presentes en el mercado suelen incorporar mecanismos internos para la corrección de la medida de la resistencia eléctrica por el efecto de la temperatura, como paso previo para la posterior transformación de la misma en valores de humedad de madera.

Respecto al efecto de la especie, la mayoría de los equipos suele incorporar una curva patrón interna y única, normalmente basada en una especie como la Picea abies o incluso el Quercus robur, lo que hace que la medida sea sensiblemente precisa para la especie patrón, pero imprecisa para el resto de las maderas de otras especies. Para incrementar la precisión de la medida con las restantes especies, los aparatos de medida poseen sistemas internos de corrección del efecto de la especie. Estos sistemas pueden ser diversos, bien basándose en el empleo de resistencias internas o en corrección electrónica, y son las base de la mayoría de las diferencias observadas entre las medidas aportadas por los diversos aparatos, así como de las faltas de precisión que se observan, cuando se contrasta el valor estimado del contenido de humedad con el valor exacto obtenido mediante el método de estufa, descrito en la norma UNE-EN 13183-1.

Por otra parte, la falta de precisión en la medida de la humedad de la madera puede generar notables sobrecostes a los industriales por falsos rechazos de madera ligados a su contenido de humedad, tanto por exceso como por defecto, en los procesos de secado y encolado.

En virtud de lo anterior, y para mejorar la precisión de la estima del contenido de humedad de la madera efectuada por los xilohigrómetros de resistencia, se hace necesario mejorar los procesos de verificación y/o calibración para especies concretas. Adicionalmente, otra necesidad en el campo técnico de la invención viene dado porque la verificación y calibración de los xilohigrómetros obtenidos mediante el método de estufa (método descrito en la norma UNE-EN 13183-1) es un procedimiento caro (exige gran cantidad de equipamiento) y exageradamente lento para ser útil a nivel industrial.

Por los motivos anteriormente citados, resulta necesario el desarrollo de sistemas y dispositivos capaces de realizar la emulación de la humedad de la madera mediante el uso de técnicas que resulten eficaces y fiables para la calibración de equipos de medida de especies diversas, mediante procedimientos rápidos y de bajo coste. La presente invención está...

1. Dispositivo para la emulación de la humedad de la madera caracterizado porque comprende una caja de bornes (1) equipada con uno o más de pares de bornes eléctricos (2, 2’) , configurado cada uno de dichos pares de bornes (2, 2’) para alojar las entradas de conexión de un xilohigrómetro de resistencia, y donde cada uno de dichos pares de bornes (2, 2’) se encuentra conectado, asimismo, a una resistencia eléctrica.

2. Dispositivo según la reivindicación anterior, que comprende uno o más cables de conexión (3, 4) conectados a los pares de bornes (2, 2’) mediante conexiones macho/hembra de tipo “banana” (3) , mediante conexiones de tipo pinza (4) , o mediante combinaciones de ambos tipos de conexiones.

3. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la caja de bornes (1) comprende una pluralidad de pares de bornes (2, 2’) formada por entre dos y cinco pares.

4. Dispositivo según la reivindicación anterior, donde la caja de bornes (1) comprende cuatro pares de bornes (2,

2’) .

5. Dispositivo según la reivindicación anterior, donde las resistencias conectadas a los pares de bornes (2, 2’) poseen valores de, sustancialmente, 10, 100, 1.000 y 10.000 Megaohmios.

6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde cada par de bornes (2, 2’) , comprende un identificador gráfico (5) .

7. Procedimiento de calibración de un xilohigrómetro de resistencia que comprende el uso de un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

8. Procedimiento según la reivindicación anterior, que comprende al menos los siguientes pasos:

-conectar el dispositivo de emulación de la humedad al xilohigrómetro, mediante la conexión eléctrica de las entradas de conexión del xilohigrómetro a uno de los pares de bornes (2, 2’) del dispositivo;

-tomar una lectura de la humedad medida por el xilohigrómetro conectado al dispositivo;

-comparar el valor de lectura de humedad del xilohigrómetro con un valor de humedad de referencia preasignado, asociado al valor de la resistencia eléctrica conectada al par de bornes.

9. Procedimiento según la reivindicación anterior, donde la conexión del dispositivo de emulación de la humedad al

xilohigrómetro se realiza a través conexiones macho/hembra de tipo “banana” (3) , a través de conexiones de tipo pinza (4) , o a través de combinaciones de ambos tipos de conexiones.

FIG. 1