Preservante para postes de madera empleados en líneas aéreas de energía y telecomunicaciones – Cuba

Introducción

"La producción de postes en Cuba abastece a un mercado interno. Un adecuado conocimiento e identificación de los puntos críticos del proceso de producción de postes permiten adquirir un producto de calidad con una vida útil elevada, reduciendo de manera significativa los costos de mantenimiento y reposición de las empresas distribuidoras de energía. Así como una adecuada protección para el Medio Ambiente.

Las maderas semiduras como el eucaliptus, son poco resistentes al ataque de insectos y otros microorganismos, que terminan por degradarla en corto-medio plazo si no se las trata con algún tipo de preservante. Existen más de 300 tipos de hongos y aproximadamente 500 especies de insectos que se alimentan de madera, como el taladro del pino, la polilla de la madera, la abeja carpintera, etc. Por lo tanto, es necesario proteger la madera de estos agentes degradantes. No solamente por intereses económicos, sino también por nuestro medio ambiente, ya que se reduce considerablemente la tala de árboles para reposición.

Una de las principales limitantes en las posibilidades de uso de la madera lo constituye su grado de resistencia a la acción destructora de innumerables agentes de origen biológico (hongos e insectos, principalmente).

En efecto, dado su origen orgánico, la madera está expuesta durante su vida útil a dichos organismos que, utilizando la energía acumulada en sus diversos constituyentes, para su nutrición, ocasionan procesos denominados de biodegradación (carcomen, manchas y pudriciones).

Se define por lo tanto como durabilidad natural de la madera la resistencia que ésta presenta a la acción antes indicada de organismos fúngicos lignívoros. Esta depende de la especie forestal involucrada, como igualmente de la porción xilemática de la cual se trate.

Por normas generales, se ha establecido que la durabilidad natural debe ser referida al efecto de hongos lignívoros en razón de su amplio rango de distribución, su polifagia y voracidad, unido a su frecuencia, adaptación y características de su acción.

La durabilidad natural de las diferentes maderas depende de una serie de factores entre los que se destacan:

Intrínsecos:

• Contenido de humedad.

• Presencia de sustancias protectoras en la masa leñosa (taninos, resinas, aceites, alcaloides, etc.).

Externos:

• Suelo orgánico en contacto con la madera.

• Humedad y aire apropiados en el medio circundante.

• Temperatura adecuada.

Aquellas maderas que presentan una baja durabilidad natural, tienen lógicamente serias limitaciones de uso en determinados ambientes Sin embargo, con técnicas de preservación se puede disminuir significativamente esa desventaja.

Sustancias preservantes. Son sustancias químicas, por lo general compuestos sólidos, que son usados normalmente en soluciones tales que, al ser aplicadas a la madera, le imparten características de durabilidad frente al ataque de hongos e insectos.

Requisitos de un preservante

Requisitos de un preservante. Para que una sustancia química pueda ser reconocida como preservadora de la madera debe reunir las siguientes características que la acreditan como tal:

Toxicidad. La toxicidad es fundamental para los preservantes con el fin que puedan controlar o anular la actividad de los elementos biológicos que afectan a la madera.

Los preservantes deben transformar la madera en un material venenoso para los organismos xilófagos que pretenden vivir o desarrollarse en su interior.

Penetrabilidad. La penetración o profundidad que alcanza un preservante en la madera es un factor que depende del grado de viscosidad del producto químico, de las características y contenido de humedad de la madera y del método de tratamiento, entre otros.

Permanencia. La madera tratada debe durar muchos años. Para que el preservante ofrezca esta garantía, los componentes tóxicos que poseen deben ser de tal naturaleza que pueden fijarse a la madera en forma permanente, lo cual generalmente se consigue por la formación de precipitados insolubles a reacciones químicas y que conservan su grado de toxicidad. En otras palabras, los precipitados tóxicos no deben alterarse por lixiviación, volatilización o por cambios químicos.

Inocuidad. Los preservantes deben ser seguros de manejar. En general, no pueden exigir del hombre otros cuidados que los requeridos para los productos químicos corrientes.

No corrosivo. Los preservantes no deben ser corrosivos para los metales (clavos, pernos, equipos, etc.). El agregado de cromatos alcalinos en las multisales modernas tiene la misión de fijar los componentes y contrarrestar la actividad corrosiva de algunos compuestos ácidos.

No combustible. Los preservantes no deben aumentar el poder de combustión de la madera tratada.

De fácil aplicación. Los preservantes no deben ofrecer dificultades para su incorporación en la madera.

Permitir Acabados. Los preservantes no deben interferir en los acabados que se realicen en la madera tratada.

No fitotóxicos. La madera impregnada empleada en ciertas labores agrícolas, no deben afectar a los productos como la vid, pimiento, maracuyá y otros que pueden crecer sobre soportes o tutores.

Económicos y accesible. El costo de los preservantes influye sobre el valor final de la madera tratada. Cuando éste es muy elevado, incide significativamente en el costo del tratamiento y puede llegar a impedir que la madera impregnada compita con aquella sin tratamiento o con otros materiales capaces de sustituirla. En la selección de un preservante debe tenerse en cuenta su disponibilidad en los mercados locales y el destino que se pretenda dar a la madera tratada. Hoy en nuestro país se utilizan 240 toneladas del producto MOQ OX 50 para preservar 30 000 postes, contando con que una tonelada del producto cuesta en el mercado 5100 dólares.

1.1 Clasificación de las sustancias preservantes.

Se pueden clasificar en dos grupos principales de preservantes:

• 1. solubles en agua o hidrosolubles.

• 2.  solubles en solventes orgánicos u oleo- solubles.

Hidrosolubles. Son solubles en agua. Se lixivian fácilmente en contacto con suelos o ambientes húmedos, a menos que se incorpore en la sal un elemento que permita formar un compuesto estable que se fije en la madera, tal como el Cromo o sal de Cromo. Los preservativos hidrosolubles pueden ser simples, constituidos por una sola sal disuelta, o compuestos, constituidos por sales inorgánicas con o sin la adición de sustancias orgánicas solubles en agua (comprenden los de arsénico, zinc, cobre).

Lixiviables. Estos preservantes hidrosolubles son los más generalizados en la impregnación de la madera, sobre todo en los últimos tiempos, en donde han demostrado ser muy eficaces, pero su utilización en la actualidad es restringida y se recomienda para interiores y en pequeña escala, debido a su facilidad de lixiviarse al menor contacto con el agua.

Utilización de preservantes en el mundo y en Cuba

En el mundo se utilizan diversos productos para la preservación de la madera, los cuales relacionamos a continuación

Se analizan productos alternativos a los basados en fenoles clorados, que se utilizan actualmente como preservantes de la madera contra los agentes manchadores. Estos productos, clorados, han sido fuertemente cuestionados por el grado de peligro que presentan para el trabajador forestal debido a su alta toxicidad. Con el objeto de analizar posibilidades de utilización de otros productos, mediante una técnica de laboratorio denominada Método de los Discos, Schultz (1951), denominado "Mündener Scheiben Methode" (Método de los Discos) perfeccionado por Liese, (1988).se pone a prueba la toxicidad de siete productos fungicidas que no presentan fenoles clorados en su formulación, contra el organismo manchador Ceratocystis pilifera (Fries) C. Moreau en madera de Pinus radiata D. Don. En total se analizaron siete productos en las concentraciones recomendadas por susfabricantes.

Producto comercial Concentración (%)

Basiment 540 2.0 -3.0 -3.5 -4.0 -5.0

Busan 1009 0.5 – 1.0 – 1.5 -2.0 -3.0

Halocide 1.0 -2.0 -3.0 -4.0 -5.0

Koppers NP-1 0.5 – 1.0 – 1.5 -2.0 -3.0

Nalco DPG-S10 1.0 -2.0 -3.0 -4.0 -5.0

Nalco DPG-F70 1.0 -2.0 -3.0 -4.0 -5.0

Wolsin FL 14 0.5 – 1.0 – 1.5 -2.0 -3.0

Según MIGUEL PEREDO L.1, y RICARDO PEÑA R.2

Otro de los utilizados es un preservante básicamente compuesto por octoborato disódico tetrahidtratado, contra el ataque de 3 hongos xilófagos: Meruliporia incrassata, Heterobasidium annosum, Polyporus versicolor, y un grupo de termitas que atacan madera seca: Cryptotermes brevis (Walker). Se evaluó su eficacia en medio nutritivo artificial extracto de malta agar (EMA) y en madera de tres especies comerciales de baja durabilidad natural: "catahua" (Hura crepitans L.), "lupuna blanca" (Ceiba pentandra (L) Gaertn) y "topa" ( Ocroma pyramidale (Cav.) ). Se llegó a la conclusión que el preservante es eficaz usándolo en solución acuosa a concentraciones mayores del 1% y obteniendo en la madera una retención promedio de 2 Kg. de sal por metro cúbicode madera (2 kg/m3). Finalmente, en prevención al ataque de otras especies de hongos e insectos xilófagos, y para el empleo de la madera en condiciones severas; se recomienda usarlo a concentraciones mayores a las obtenidas como eficaces en la presente investigación: 3.5 a 5%,

Juan Ramón Millones Ramírez. (3) Raúl González Flores (4) Florencio Trujillo Cuéllar (5)

En Perú JUNAC (6), indica que los compuestos de boro son usados desde hace muchos años, inicialmente como productos retardadores del fuego, pero posteriormente se comprobó que tenían acción efectiva contra insectos de la madera como Lyctidos. Luego se intensificaron las investigaciones hasta reconocerlos como preservantes de madera, con la limitación de que la madera tratada con boro debe ser utilizada solamente en interiores o en lugares secos, para evitar que el producto químico se lixivie por acción de la humedad. En las sales múltiples, como por ejemplo, la sal CCB (Cobre- Cromo- Boro), el cromo cumple la función de fijador evitando su lixiviación. Menciona también que los compuestos de boro tienen la ventaja de no teñir la madera, ser tóxicos para hongos e insectos, pero inocuos para el hombre y los animales domésticos. Al utilizarse para preservar madera en construcción de viviendas, muebles y artesanías la concentración expresada como equivalente en ácido bórico varía de 2 a 3%.

EATON y HALE (7), indican que el boro ha sido usado primordialmente contra insectos pero también es altamente efectivo contra hongos. Considerado relativamente inofensivo y ambientalmente aceptable, los compuestos de boro actualmente son muy difundidos. Durante la segunda guerra mundial, la División of Forest Products de Australia usó con éxito ácido bórico y boratos contra el ataque de Lyctidos experimentados en madera. Posterior177 mente fue reglamentado como preservante para maderas destinadas a la construcción de casas y manufacturas de muebles y desde 1945 en Australia y Nueva Zelanda, se usó en varias formas, siguiendo normas y recomendaciones técnicas.

EATON y HALE (7), en estudios realizados en U.S.A. investigaron el potencial del tratamiento a presión en madera verde con boratos en un ciclo de tratamiento a vacío BARNES Y WILLIAMS, 1988), pero el método principal de aplicación de preservantes de boro es por difusión en madera verde. El ácido bóricoH3BO3 y el bórax Na2B4O710H2O (tetraborato disódico decahidratado) preparado como una mezcla de 46:54 (TAMBLIYN, 1985) forma octoborato disódico tetrahidratado Na2B8O13.4H2O. Piezas de madera verde fueron sumergidas en una solución acuosa de octoborato por un corto tiempo, se sacaron y apilaron, tapándose debajo de una lámina de plástico hasta secar. El agua en la solución y en la madera proporciona un medio para la buena difusión de la sal y una profunda penetración en el interior de la madera

GONZALEZ (8), indica que en la actualidad hay gran variedad de productos preservadores de la madera, pero no todos son efectivos para la protección que buscamos, algunos por ser muy caros, otros por ser muy peligrosos en su aplicación. Por todo esto, podemos decir que no existe un preservante único o universal, que sirva para todo, en consecuencia, el que se ajuste mejor para proteger a la madera en las condiciones de uso, será el preservante adecuado.

INKABOR (9), empresa minera ubicada en Arequipa-Perú, elabora el preservante para madera llamado INKABOR TIM e indica que éste es un producto formulado a base de octoborato disódico tetrahidratado, que posee propiedades fungicidas e insecticidas. Menciona que es un tóxico de lenta acción, que actúa en el estómago de los insectos y por contacto en el caso de los hongos. Los insectos y sus larvas, que ingieren la madera preservada, acumulan el ingrediente activo en sus sistemas logrando envenenarse debido a su lenta acción, pueden aumentar el ingrediente activo en su organismo e inclusive trasladarlo entre los demás individuos de la colonia por trofalaxia.

ERDOIZA y ECHENIQUE (10), usaron el método de impregnación por difusión de sales de boro en Pino, tratado en verde con C.H. mayores de 60% alcanzando penetraciones totales. El proceso consistía en sumergir las tablas en condición verde en la solución, de manera que la sal se deposite sobre toda la superficie, comenzando el proceso de difusión. La sal que utiliza el agua libre en la madera tiende a fluir hacia el centro de la sección debido a la diferencia en el gradiente de concentración. La difusión se detiene una vez alcanzado el estado de equilibrio, que es el momento en el cual el gradiente de concentración es cero. Indican que la efectividad de estas sales es reconocida en numerosos trabajos e investigaciones. Entre las características de la madera de pino tratada con sales de boro están las siguientes:

GUEVARA (11), probó en su evaluación tóxica e ignífuga dos preservantes de madera : uno en mezcla de ácido ortobórico anhidro al 39.4% y tetraborato de sodio decahidratado al 60.6% y el otro en una mezcla de cloruro de cinc II anhidro al 73%, dicromato de sodio dihidratado al 20% y cloruro de cobre II dihidratado al 7%, para el control del ataque de Armillaria mellea, Ganoderma applana-tatum y Lenzites trabea, en especies de baja durabilidad natural, encontrándose que ambos preservantes tienen el punto fungiestático a una impregnación de 2 Kg/m3 de la madera, y el punto fungicida es de 0.06 al 0.1%.en MEA para los 3 tipos de hongos.

En la actualidad, en nuestro país, los principales procesos de preservación se basan en impregnar en la madera un producto brasileño conocido como MOQ OX 50 cuya composición cualitativa y cuantitativa describimos a continuación:

Cromo hexavalente como CrO3 -31,75%. Cobre bivalente como CuO-13,0%. Boro trivalente como B -50%.

Cuyo producto es una pasta de color rojo-óxido, altamente móvil, presenta alto potencial de desplazamiento en el suelo, pudiendo alcanzar principalmente las aguas subterráneas. Altamente tóxico para microorganismos y organismos del suelo, acuáticos, mamíferos, altamente persistente en el Medio Ambiente, por lo que se cataloga de alto riesgo para este. A pesar de esto riesgos su efectividad es comprobada pues le proporciona durabilidad a la madera.

Las Sustancias Protectoras

Las Sustancias Protectoras deben ser:

• tóxico contra los organismos que atacan la madera (sobre todo hongos e insectos).

• no tóxico para el hombre; no debe afectar la madera, como ciertos productos que son corrosivos.

• deben ser económicos para que su uso no sea incompatible con lo que se procura.

• debe permanecer en la madera todo el tiempo que queremos o necesitamos que la madera dure.

• debe poder penetrar en la madera.

Cuando astillas y muestras de pino se trataron con taninos condensados de su propia corteza, su resistencia hacia Gloeophyllum trabeum (pudrición parda) se incrementó significativamente (Laks, 1988). La formación de enlaces covalentes entre los flavonoides del extracto y el material celulósico de la madera parece ser la explicación más convincente. Como consecuencia del tratamiento, se modifica químicamente la estructura de la madera y se mejoran algunas de sus propiedades físicas.

Efectos similares se han obtenido en la modificación química de la madera por acetilación.

La madera químicamente modificada con taninos condensados muestra mayor estabilidad dimensional que especímenes no tratados. Esta alternativa ofrece un material semisintético a partir de madera de pino y el extracto de su corteza equivalente a una madera de especies naturalmente resistentes como Lonchocarpus castilloi (machiche) y Manilkara zapota (chicozapote).

Estudios realizados desde nuestra universidad en el 2002 por el MSc. Ing. For. Julio O. Vargas Muños. Plantean que el enfoque ecológico implica el desarrollo de la llamada´´ protección natural´´ con preservantes menos dañinos al ambiente y al ser humano y que sean selectivos solamente a organismos que destruyan la madera. Estos preservantes deberán ser biológicamente degradables Barnes (12).

Así los preservantes de maderas basados en flavonoides y extractos fenólicos, fundamentalmente taninos, han despertado interés y están siendo desarrollados Laks et.al.,(13), Dirol(14), Pizzi & Baecker(15), debido a su facilidad de formar quelatos insolubles con varios iones metálicos, incluyendo cobre, McDonald(16).

De forma general, se acepta que la resistencia de la madera al ataque de agentes xilófagos es debido a la presencia de extractivos solubles en alcohol y acetona cuyas moléculas son químicamente complicadas y difíciles de sintetizar. Además, el valor tóxico de los extractos puros aislados es igual al del producto de uso industrial en la preservación de maderas (Carter & Beal, 1982, Deon, 1993).Aún deben realizarse muchos estudios antes que estos productos sean aplicados corrientemente en el campo de la preservación de maderas en forma comercial González, (17).

Dado el estado del arte sobre esta temática La Universidad de Pinar del Río se propone realizar los estudios correspondientes a la obtención de un biopreservante empleando los residuos de la Industria de la elaboración primaria de la madera. Tomando en consideración los resultados de las investigaciones precedentes del Centro de Estudios Forestales CEF.

La Universidad se ha trazado como Objetivo General:

Proporcionar conocimientos básicos que sirvan de guía para la preservación de postes de eucalipto y pino impregnados con producto natural para líneas aéreas de energía y telecomunicaciones.

Y como objetivos específicos:

• Determinar los valores de retención y penetración del producto natural.

• Evaluar la importancia de dichas variables y de su posible interacción.

• Establecer la asociación de variables más adecuadas para llevar a cabo éste proceso en las condiciones necesarias.

• Obtener un preservante de carácter natural. Que cumpla con los requisitos deseados.

• Determinar la durabilidad de la madera pinos y eucaliptus bajo tratamiento con un preservante de carácter natural.

Conclusiones

1. Todo producto de protección contiene necesariamente tres elementos fundamentales: –Materias activas, para conferir la eficacia biológica.

–Un vehículo o disolvente, para transportar estas materias activas al interior de la madera.

–Principios de fijación, para asegurar el mantenimiento de la protección durante toda la duración del servicio de la obra.

2. Todo producto de protección debe cumplir los requisitos antes expuestos.

Bibliografía

1 Instituto de Tecnología de Productos Forestales, Universidad Austral de Chile, Casilla 567, Valdivia, Chile.

2 Corporación Nacional Forestal, Rancagua 630, San Fernando, Chile.

3 Ing. Forestal. Jefe de Planta de la Empresa Maderera WISE S. A.

4 Ing. Forestal. Mg. SC. Profesor Principal del Dpto. de Industriass Forestales. Facultad de Ciencias Forestales

5 Ing. Forestal. Mg. SC. Profesor Principal del Dpto. de Industriass Forestales. Facultad de Ciencias Forestales

6. JUNTA DEL ACUERDO DE CARTAGENA (JUNAC). 1988. Manual del Grupo Andino para La Preservación de Maderas. Proyecto Sub-Regional de Promoción Industrial de la Madera para la construcción. Lima-Peru. 150 p.

7. EATON R, A. ; HALE, M.1993.Wood Decay, Pests and Protecction. Ed. Chapman & Hall. 1er.edition.London.

8. GONZALEZ F, R. 1995. Informe Técnico del tratamiento de Postes para Electrificación Rural. Convenio UNALM -Ministerio de Energía y Minas. Lima

9 INKABOR S.A.C. 2000. Folleto de Información Técnica sobre el INKABOR TIM.

10. ERDOIZA, J. ; ECHENIQUE M, R. 1980. Preservación de la madera de Pino con sales de boro. La madera y su uso en la construcción. Nº 4 :10 –12. Veracruz – México

11. GUEVARA S, C. 1980. Evaluación Tóxica e Ignífuga de dos preservantes de Madera. Tesis para optar el título de Ingeniera Forestal. UNALM. Lima – Perú

Autor:

MSc. Orestes Pérez Hernández.

MSc. Antuané Álvarez Luis.

Dr. C. Uvaldo Orea Igarza.

Dr. C. Leila Carballo Abreu.

Profesores del Departamento de Química de la Facultad de Forestal y Agronomía de la Universidad de Pinar del Río, Cuba.