Dos líneas de investigación — una centrada en el software y otra en el autoclave — convergen en una máquina nueva en su concepción, no solo en su nombre.

Un ciclo de secado al vacío dura varios días y pone en juego una carga de madera de gran valor. El resultado solo se conoce al abrir la cámara de secado. La investigación que presentamos nace precisamente para cambiar esta situación.

PRIMERA LÍNEA DE INVESTIGACIÓN: UN MODELO QUE PREDICE EL COMPORTAMIENTO DE LA MADERA ANTES DE CARGAR EL LOTE

Estamos desarrollando un modelo matemático de simulación higrotermomecánica que describe el transporte acoplado de humedad y calor en la tabla, la deformación resultante y las tensiones internas que se generan. A partir de estos fenómenos se establece la lógica de control del ciclo.

La diferencia práctica es considerable. Un ciclo tradicional sigue un programa predefinido, con márgenes de seguridad establecidos a partir de la experiencia. Un ciclo basado en un modelo permite identificar dónde se están generando tensiones, cuánto falta para alcanzar el límite de rotura del material y hasta qué punto puede intensificarse el proceso sin riesgo de fisuras o colapso. En otras palabras, permite trabajar dentro de los límites físicos de seguridad reales del material, en lugar de aplicar un margen de precaución fijado de antemano.

El proyecto se desarrolla en colaboración con CSMT Innovation Hub, de Brescia, que se encarga de la transferencia tecnológica y del planteamiento científico del proyecto.

Magnitudes calculadas por el modelo en un instante determinado del ciclo: contenido de humedad, temperatura, sección transversal deformada y las tres componentes de las tensiones internas. La tensión tangencial se concentra en la esquina entre el canto y la superficie de intercambio, en consonancia con las observaciones descritas en la literatura científica.

PROCESO DE VALIDACIÓN

Para la validación, el modelo se ha comparado con un caso de referencia de la literatura científica. En el campo de humedad, reproduce la referencia con un error de 0,0355 en la comparación de las isolíneas. En el ámbito mecánico, persiste una discrepancia en la deformación calculada. Ya se han investigado y descartado individualmente cinco posibles causas. Su origen sigue sin resolverse y así consta expresamente en el informe técnico.

BASE DE DATOS DE REFERENCIA

La base de datos reúne 46 especies de madera — 33 norteamericanas y 13 europeas — con 14 coeficientes térmicos, elásticos e higroscópicos para cada una. Cada valor cuenta con una fuente trazable y un código explícito. De este modo, el usuario puede identificar en todo momento la especie de referencia y los datos que está utilizando.

EL MODELO

Bajo carga y en condiciones de humedad variable, la madera se deforma mucho más de lo que predice un comportamiento puramente elástico. Se trata de la fluencia mecanosortiva, un fenómeno característico de este material. Un modelo exclusivamente elástico sobreestima las tensiones internas entre 2,8 y 13 veces, lo que conduciría a ciclos innecesariamente lentos y conservadores.

El módulo que describe este comportamiento, basado en la teoría de las microtensiones de pretensado —microprestress— (Brown, Di Luzio y Cusatis, 2024), ha demostrado ser estable en simulaciones de 40 horas, incluso con rampas de variación mucho más exigentes que las de un ciclo real.

La pérdida de humedad se concentra en las primeras 4–6 horas y después disminuye a medida que el material se aproxima al equilibrio. La cara aislada permanece más fría durante un periodo prolongado debido al enfriamiento evaporativo.

POR QUÉ NUESTROS CICLOS EMX ALTERNAN ENTRE VACÍO Y PRESIÓN ATMOSFÉRICA

El modelo ha confirmado y explicado un principio que nuestros equipos aplican desde hace años. Bajo vacío, la humedad de la madera se evapora y, al hacerlo, la enfría. Sin un mecanismo eficiente que reponga el calor, la difusión disminuye drásticamente y la ventaja del vacío acaba limitándose por sí misma.

La fase a presión atmosférica restablece un intercambio térmico eficiente y vuelve a aportar calor a la tabla antes de que la difusión disminuya en exceso. La alternancia entre ambas fases mantiene la temperatura, la difusión y la movilidad capilar cerca de sus máximos niveles útiles durante mucho más tiempo que el funcionamiento continuo al vacío.

El modelo proporciona una base cuantitativa para decidir cuándo cambiar de fase, en función del material y de una simulación específica realizada previamente.

SEGUNDA LÍNEA DE INVESTIGACIÓN: LA NUEVA SERIE EMX

Un algoritmo, por sofisticado que sea, no puede compensar una cámara que distribuye el flujo de forma deficiente. Por ello, hemos aplicado el mismo enfoque al hardware. La serie EMX nace de un análisis fluidodinámico del autoclave mediante herramientas de simulación numérica, que nos ha llevado a rediseñar su geometría interna en lugar de actualizar un diseño existente.

EL RESULTADO

El hardware y el software se han rediseñado conjuntamente, cada uno respaldado por su propia investigación, para funcionar como un único sistema. Así entendemos la innovación industrial: partiendo de la física del proceso.

¿En qué punto nos encontramos? El modelo de transporte está validado, el módulo mecanosortivo es estable y la base de datos de especies está completa. Siguen pendientes la discrepancia mecánica y la validación experimental directa. Los próximos pasos son la integración en el lazo de control y una campaña de ensayos con el prototipo.

Nos encontramos en fase de pruebas y lo comunicamos con transparencia, sin anticipar promesas.

Si trabajan con maderas duras y de alto valor, especialmente piezas de gran espesor de roble, haya, fresno, arce, nogal o castaño, y su prioridad es la uniformidad del resultado más que la capacidad de producción por hora, esta es la dirección en la que estamos invirtiendo.

Estaremos encantados de conversar sobre su proyecto. Pueden escribirnos a headoffice@isve.com.