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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ
MARCOS ANTONIO KATAIAMA
INCERTEZA DO MEDIDOR DE UMIDADE GANN HT 85 T
CURITIBA 2007
MARCOS ANTONIO KATAIAMA
INCERTEZA DO MEDIDOR DE UMIDADE GANN HT 85 T
CURITIBA 2007
Monografia apresentada à disciplina Secagem de Madeira como requisito parcial à conclusão do Curso de Engenharia Industrial Madeireira, Setor de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Paraná. Orientador: Prof. Dr. Ricardo Jorge Klitzke
RESUMO
O conhecimento do teor de umidade das madeiras utilizadas em uma indústria é
indispensável para a fabricação de produtos com qualidade, destacando-se assim a
utilidade dos aparelhos medidores de umidade, como é o caso do aparelho tipo
resistivo marca Gann modelo HT 85 T que foi objeto de estudo neste trabalho. Para
o aparelho em questão, através de comparações das leituras do medidor com as do
método gravimétrico, foi determinada a incerteza de ± 1,7 % nas medições nele
apresentadas, a escala 2 para o tipo de madeira e a influência de até 0,14 %/ºC do
ajuste da escala de temperatura em madeiras de Timborana com faixas de umidade
próximas a 8%.
Palavras-chave: Medidor de umidade. Gann. Incerteza.
ABSTRACT
To find out about woods contents of damp used in a industry is essential to
manufacture product whith quality, so a machine to measure the damp is very useful,
for example the strength machine, brand of Gann style HT 85 T that was studied in
this work. To this machine, compared with wheigh method, was determined the
mistake of ± 1,7 % in it measures, the scale 2 to the type of wood and at most
influence of 0,14 %/ºC in settling of temperature scale to Timborana woods whith
damp near 8 %.
Key-words: Machine to measure the damp. Gann. Mistake.
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO.........................................................................................................5
2. OBJETIVOS.............................................................................................................6
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA....................................................................................7
3.1 APARELHO GANN HT 85 T...................................................................................7
3.1.1 Medição elétrica da resistência...........................................................................7
3.1.2 Compensação da temperatura da madeira.........................................................7
3.1.3 Tipo de madeira – correção................................................................................8
3.1.4 Medição de espécies de madeira não classificadas...........................................8
3.1.5 Método gravimétrico............................................................................................8
3.2 ASPECTOS FÍSICOS RELACIONADOS À UMIDADE DA MADEIRA...................9
3.2.1 Tipos de água na madeira...................................................................................9
3.2.2 Gradientes de umidade.....................................................................................10
3.3 MADEIRA DE TIMBORANA.................................................................................11
4. MATERIAIS E MÉTODOS.....................................................................................12
4.1 DETERMINAÇÃO DOS TEORES DE UMIDADE DE ALGUMAS AMOSTRAS DE
MADEIRA DE TIMBORANA COM A UTILIZAÇÃO DO APARELHO GANN........12
4.1.1 Medições das umidades com o Gann...............................................................12
4.1.2 Amostragem......................................................................................................12
4.1.3 Coleta dos dados...............................................................................................13
4.1.4 Compensação da temperatura da madeira.......................................................13
4.1.5 Tipo de madeira – correção...............................................................................14
4.2 DETERMINAÇÃO DOS TEORES DE UMIDADE DAS MESMAS AMOSTRAS
ATRAVÉS DO MÉTODO GRAVIMÉTRICO...............................................................15
4.3 COMPARAÇÕES DAS MEDIÇÕES DETERMINANDO A INCERTEZA, A
MELHOR ESCALA DO TIPO DE MADEIRA E A INFLUÊNCIA DO AJUSTE DA
ESCALA DE TEMPERATURA DO APARELHO........................................................17
4.3.1 Comparações das medições.............................................................................17
4.3.2 Determinação da influência da temperatura......................................................17
4.3.3 Escala para Timborana.....................................................................................17
4.3.4 Incerteza da temperatura..................................................................................17
4.3.5 Incerteza do gradiente de umidade da madeira................................................18
4.3.6 Incerteza total das medições do Gann..............................................................18
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES...........................................................................19
5.1 DETERMINAÇÃO DOS TEORES DE UMIDADE DAS AMOSTRAS DE
MADEIRA COM A UTILIZAÇÃO DO APARELHO GANN..........................................19
5.1.1 Medições das umidades com o Gann...............................................................19
5.2 DETERMINAÇÃO DOS TEORES DE UMIDADE DAS MESMAS AMOSTRAS
ATRAVÉS DO MÉTODO GRAVIMÉTRICO...............................................................21
5.3 COMPARAÇÃO DAS MEDIÇÕES DETERMINANDO A MELHOR ESCALA DO
TIPO DE MADEIRA E DE TEMPERATURA PARA A TIMBORANA E A INCERTEZA
DO APARELHO..........................................................................................................22
5.3.1 Comparações das medições.............................................................................22
5.3.1.1 Ajuste da temperatura na escala 1.................................................................23
5.3.1.2 Ajuste da temperatura na escala 2.................................................................24
5.3.2 Escala para Timborana.....................................................................................25
5.3.3 Incerteza da temperatura..................................................................................26
5.3.4 Incerteza do gradiente de umidade da madeira................................................26
5.3.5 Incerteza total das medições do Gann..............................................................27
6. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES................................................................28
REFERÊNCIAS..........................................................................................................29
DOCUMENTOS CONSULTADOS.............................................................................30
1. INTRODUÇÃO
Nas condições atuais do mercado madeireiro somente sobreviverão as
empresas altamente competitivas, onde a busca pelo aperfeiçoamento contínuo é
fundamental. Desta forma torna-se necessário o controle detalhado e eficiente dos
parâmetros dos processos produtivos, surgindo a importância da disponibilidade de
equipamentos confiáveis para mensuração de dados e informações.
Sem dúvidas o conhecimento do teor de umidade das madeiras utilizadas
em uma indústria é indispensável para a fabricação de produtos com qualidade,
destacando-se assim a utilidade dos aparelhos medidores de umidade, como é o
caso do aparelho tipo resistivo marca Gann modelo HT 85 T que foi objeto de estudo
neste trabalho.
Para o aparelho em questão, através de comparações das leituras do
medidor com as do método gravimétrico, foi determinada a incerteza das medições
nele apresentadas, a escala do tipo de madeira e a influência do ajuste da escala de
temperatura em madeiras de Timborana com faixas de umidade próximas a 8%.
5
2. OBJETIVOS
Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo geral de determinar a margem
de confiança da utilização do aparelho Gann, modelo HT 85 T, nos controles dos
parâmetros de qualidade dos produtos e processos industriais madeireiros.
Para atender ao objetivo geral deste trabalho tornou-se necessário atender
aos seguintes objetivos específicos:
- determinação dos teores de umidade de algumas amostras de madeira de
Timborana com a utilização do aparelho Gann;
- determinação dos teores de umidade das mesmas amostras através do
método gravimétrico;
- comparação das medições determinando a incerteza, a melhor escala do
tipo de madeira e a influência do ajuste da escala de temperatura do aparelho para
madeiras de Timborana.
6
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1 APARELHO GANN HT 85 T
O aparelho medidor de umidade Gann HT 85 T trabalha conforme o
processo da medição elétrica da resistência, respectivamente, condutibilidade,
conhecido há anos (GANN, 2002, p. 21).
3.1.1 Medição elétrica da resistência
O processo de medição elétrica da resistência baseia-se no princípio de que
a resistência elétrica depende fortemente da correspondente umidade da madeira.
A condutibilidade de madeira, seca por processo de secagem, é muito
pequena, respectivamente, a resistência é tão grande que não pode fluir nenhuma
corrente significativa. Quanto mais água estiver presente tanto mais condutível se
torna a madeira, respectivamente, tanto menor torna-se a resistência elétrica.
Acima do ponto de saturação da fibra (a partir de cerca de 30% de umidade
da madeira) a medição perde em precisão com o aumento da umidade da madeira,
dependendo da espécie de madeira, da densidade bruta e da temperatura da
madeira (GANN, 2002, p. 21).
3.1.2 Compensação da temperatura da madeira
O dispositivo instalado para uma compensação automática da temperatura
dos valores de medição permite medir também madeira fria ou aquecida,
exatamente, sem que seja necessária uma correção por tabela.
Em medições sob temperaturas normais do ambiente, o comutador de
correção da temperatura deve ser colocado em 20ºC. Em medições durante, ou
imediatamente após, a secagem deve ser colocada a temperatura correspondente
da madeira (GANN, 2002, p. 16).
7
3.1.3 Tipo de madeira – correção
A resistência elétrica dos vários tipos de madeira podem ser bem diferentes
mesmo possuindo um conteúdo de umidade igual. Isto requer uma correção no valor
real de acordo com o tipo de madeira medido. O HT 85 T tem 4 possibilidades de ser
ajustado. Cada ajustamento pedido pode ser averiguado na tabela do tipo de
madeira, enviada junto com todos os aparelhos. Por volta de 250 tipos de madeiras
são divididas em 4 grupos através de suas individuais curvas de resistência e para
cada grupo averiguasse uma curva de aferição do valor médio, onde se possibilita
uma grande exatidão na medição (GANN, 2002, p. 15).
3.1.4 Medição de espécies de madeira não classificadas
Para tipos de madeira não classificadas, o ajuste a ser tomado terá que ser
feito por meio de uma prova de secagem. Para isto será medido, pelas 4 posições
do comutador, num pedaço da madeira correspondente, para poder ajustar a
umidade real de uma maneira analítica. O comutador deve permanecer sobre aquela
posição na qual a medida indicada se aproxima mais ao teor de umidade real obtido
pela prova de secagem da prova de medição (GANN, 2002, p. 16).
3.1.5 Método gravimétrico
Através do método gravimétrico faz-se a prova de secagem, que deve ser
executada em estufa a 100 até 105 ºC até a constância do peso. O teor de umidade
em % calcula-se pela equação (1) (GANN, 2002, p. 16).
U = [(PU – PS) / PS] x 100 (1)
Onde:
U = Teor de umidade da amostra (%);
PU = Massa Úmida da amostra (g);
PS = Massa Seca da amostra (g).
8
3.2 ASPECTOS FÍSICOS RELACIONADOS À UMIDADE DA MADEIRA
3.2.1 Tipos de água na madeira
A água existente na madeira pode ser classificada de duas maneiras
(KOLLMANN, 1959 citado por KLITZKE, 200-):
- água livre ou capilar, localizada nos luméns celulares e espaços
intercelulares, retidas por forças capilares.
- água de impregnação ou higroscópica, que se encontra nas camadas
polimoleculares nos espaços submicroscópicos da parede celular, ligada por forças
elétricas conhecidas como pontes de hidrogênio.
A água livre ou capilar é aquela umidade retida por forças capilares localizada
nas cavidades das células e espaços intercelulares, incluindo vasos e canais
resiniferos. Apesar de chamada de água livre, este tipo de água se localiza aderida
aos tecidos da madeira, necessitando-se de considerável força para sua eliminação.
Logo que a árvore é derrubada, a madeira perde toda a água livre e a sua retirada
implica apenas em alteração na sua massa, não ocorrendo qualquer alteração nas
propriedades (HART, 1966 citado por KLITZKE, 200-).
A água de impregnação ou higroscópica é aquela umidade contida nas paredes
celulares e que envolve as partículas e filamentos das substâncias da parede
celular, preenchendo as aberturas muito diminutas que existem entre estes
componentes da parede celular. A água de impregnação está ligada à madeira
através das moléculas de celulose por ligações de valência secundária e uma parte
deste tipo de água é retida nas microscópicas aberturas existentes entre as
moléculas de celulose por meio de forças de capilaridade. Não é possível eliminar a
água de impregnação da madeira sem que tenha antes sido eliminada a água livre.
Quando a madeira não mais apresentar a água livre, mas as paredes de suas
células se apresentarem saturadas de água de impregnação atinge-se o “ponto de
saturação das fibras”. Durante o processo de secagem, uma diminuição no teor de
umidade da madeira abaixo do ponto de saturação das fibras provoca uma melhoria
sensível nas suas propriedades, principalmente na sua resistência mecânica, mas
ocorre também uma contração nas suas dimensões (GOMIDE, 1969 citado por
KLITZKE, 200-).
9
3.2.2 Gradientes de umidade
Há, no processo de secagem, uma fase em que a quantidade da água capilar
transferida para a superfície é menor que a quantidade de água que se evapora da
superfície. Nessas condições, o teor de umidade superficial diminui para valores
inferiores da umidade de saturação ao ar. Estabelece-se, assim, um gradiente de
umidade que origina as forças que movem a água abaixo da umidade de saturação
ao ar. Como os gradientes variam com a permeabilidade da madeira e com o
período de tempo de secagem, é conveniente verificar as suas características em
diferentes situações (FIGURA 1).
Considera-se, inicialmente, o relacionamento do gradiente com a
permeabilidade. Para madeira de reduzida permeabilidade, onde não há
continuidade de capilares, o teor de umidade da superfície ficará imediatamente
abaixo da USA, aproximando-se rapidamente da UE, enquanto a umidade interior é
ainda bastante elevada. A Figura 1-A ilustra as características desse tipo de
gradiente, onde não ocorre movimento de água capilar. A Figura 1-C mostra as
características do gradiente de umidade de madeiras altamente permeáveis, que
apresentam rápida movimentação de água do interior para a superfície, o que
resulta na permanência das camadas superficiais a teores de umidade
correspondentes a USA. Neste caso, há o equilíbrio entre a evaporação superficial e
o transporte da água do interior para a superfície. Já a Fig. 21-B ilustra a situação
mais comum, correspondente à madeira de permeabilidade moderada, na qual a
evaporação de água da superfície excedeu a rapidez do movimento do interior para
o exterior. Nessas condições, as camadas situadas mais exteriormente estão à UE
com o ambiente, portanto, abaixo da USA. Pode-se verificar que o gradiente
correspondente à umidade higroscópica transforma-se gradativamente em um
gradiente de água capilar (GALVÃO ; JANKOWWSKY, 1985).
10
FIGURA 1. GRADIENTES DE UMIDADE PARA MADEIRAS
COM DIFERENTES PERMEABILIDADES
3.3 MADEIRA DE TIMBORANA
A Timborana é uma madeira pesada, com densidade a 15 % de umidade
de 720 kg/m3. Sua cor é castanha muito pálida, tem textura média e grã direita, com
gosto e cheiro indistintos. Seu nome científico é Piptadenia suaveolens (Mcq). No
Brasil também é conhecida como Angico, Angico-Vermelho, Fava-de-Folha-Miúda,
Faveira-Folha-Fina, Paricá-Grande-da-Terra-Firme e Timbaúba. Ocorre no
Amazonas, Pará, Acre e Amapá (REMADE, 2007).
11
4. MATERIAIS E MÉTODOS
4.2 DETERMINAÇÃO DOS TEORES DE UMIDADE DE ALGUMAS AMOSTRAS DE
MADEIRA DE TIMBORANA COM A UTILIZAÇÃO DO APARELHO GANN
4.2.1 Medições das umidades com o Gann
O aparelho utilizado foi o medidor de umidade marca Gann modelo HT 85 T
(FIGURA 2), de propriedade da empresa Novopiso, localizada em São José dos
Pinhais, no Paraná.
FIGURA 2 - MEDIDOR DE UMIDADE GANN HT 85 T
4.1.2 Amostragem
Foram coletadas 20 amostras de madeiras de Timborana logo após o
processo de desgradeamento depois da secagem, na Novopiso, estimando-se
estarem com umidades finais próximas de 8 % e espessuras de 28 mm. A origem do
recebimento destas madeiras é desconhecida, já que são provenientes de vários
locais e não foi feito o rastreamento das amostras coletadas.
12
4.1.3 Coleta dos dados
As umidades obtidas para estas madeiras foram coletadas cravando-se o
eletrodo do aparelho com as agulhas, transversal à direção das fibras, numa
profundidade de 14 mm da espessura para dentro de cada madeira a ser medida
(FIGURA 3), atingindo-se a umidade máxima da superfície até o centro das peças.
FIGURA 3 - ELETRODOS CRAVADOS NA MADEIRA
4.1.4 Compensação da temperatura da madeira
As medições foram executadas com o comutador de correção da
temperatura (FIGURA 4) colocado nas temperaturas de 15, 20 e 25 ºC. A
temperatura das amostras era de 24 ºC, medida com pistola de temperatura
(FIGURA 5).
13
FIGURA 4 - COMUTADOR DE CORREÇÃO DE TEMPERATURA
FIGURA 5 - PISTOLA DE MEDIÇÃO DA TEMPERATURA
4.1.5 Tipo de madeira – correção
As medições foram executadas com o comutador de correção do tipo de
madeira colocado em cada uma das 4 escalas, ou seja, 1, 2, 3 e 4 (FIGURA 6).
Comutador de Correção de Temperatura
14
FIGURA 6 - COMUTADOR DE CORREÇÃO DO TIPO DE MADEIRA
4.2 DETERMINAÇÃO DOS TEORES DE UMIDADE DAS MESMAS AMOSTRAS
ATRAVÉS DO MÉTODO GRAVIMÉTRICO
As amostras foram pesadas uma a uma em balança digital (FIGURA 7) de
precisão para determinar a massa úmida. Em seguida as amostras foram colocadas
em estufa para secagem a 103 ± 2 ºC (FIGURA 8) até que o peso se manteve
constante para medições com intervalo de uma hora, indicando que não havia mais
água a ser retirada da madeira. Em seguida as amostras foram novamente pesadas
individualmente, determinando-se o peso seco. Utilizando a equação (1) do teor de
umidade, determinou-se a umidade inicial das amostras. Todos estes valores foram
anotados na tabela (2).
Comutador de Correção do Tipo de Madeira
15
FIGURA 7 – BALANÇA DE PRECISÃO
FIGURA 8 – ESTUFA PARA SECAGEM DAS AMOSTRAS
16
4.3 COMPARAÇÕES DAS MEDIÇÕES DETERMINANDO A INCERTEZA, A
MELHOR ESCALA DO TIPO DE MADEIRA E A INFLUÊNCIA DO AJUSTE DA
ESCALA DE TEMPERATURA DO APARELHO
4.3.1 Comparações das medições
Os resultados das medições de umidade realizadas através do aparelho
Gann foram comparados com aqueles obtidos através do método gravimétrico, de
forma que os resultados do Gann que mais se aproximaram do gravimétrico foram
anotados na tabela (3). As respectivas escalas de tipo de madeira e temperatura
também foram anotadas na tabela (3), assim como as diferenças das temperaturas e
umidades medidas para as amostras e as das escalas do Gann. As escalas do tipo
de madeira apresentadas nesta fase foram as únicas consideradas no decorrer do
estudo.
4.3.2 Determinação da influência da temperatura
Determinadas as escalas apresentadas do tipo de madeira, considerou-se a
mesma temperatura medida para todas as amostras e que todas foram medidas
com o Gann em temperaturas 15, 20 e 25 ºC nas referidas escalas apresentadas do
tipo de madeira. O erro das leituras foi calculado e determinou-se para cada escala o
melhor ajuste da temperatura (TABELA 4).
4.3.3 Escala para Timborana
Considerando as variações mínimas e máximas das leituras de umidade
determinadas para as escalas apresentadas e as temperaturas respectivas
(TABELA 6) determinou-se a escala do tipo de madeira e a temperatura que mais se
aproximou das medidas reais das amostras.
4.3.4 Incerteza da temperatura
Comparando-se as variações mínimas e máximas da escala de temperatura
determinada para a Timborana em 15, 20 e 25 ºC determinou-se a variação de
17
umidade nas leituras de temperatura (TABELA 7). Considerando a menor variação
de umidade medida, dividiu-se a variação da umidade pelas unidades de
temperatura entre as escalas do Gann e determinou-se o erro por cada unidade de
temperatura. Assim a incerteza da temperatura entre as faixas da escala foi
determinada.
4.3.5 Incerteza do gradiente de umidade da madeira
De acordo com os dados coletados em análises dos gradientes de umidades
das madeiras secadas na Novopiso, tem-se determinado a incerteza relativa ao
gradiente de umidade das madeiras.
4.3.6 Incerteza total das medições do Gann
Somando-se as incertezas de leitura e temperatura do Gann com as do
método gravimétrico e as do gradiente de umidade, tem-se a incerteza total das
medições do Gann para madeiras de Timborana com umidades próximas a 8 %.
18
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES
5.1 DETERMINAÇÃO DOS TEORES DE UMIDADE DAS AMOSTRAS DE
MADEIRA COM A UTILIZAÇÃO DO APARELHO GANN
5.1.1 Medições das umidades com o Gann
Os resultados das medições feitas com o Gann estão anotados na tabela
(1). Comparando-se as variações das leituras de umidade de cada amostra, em
escalas diferenciadas do tipo de madeira e temperaturas, percebe-se que o Gann
tem um comportamento linear na mudança das escalas. Desta maneira as
temperaturas ou tipos de madeiras que se encontrem em faixas intermediárias das
escalas terão maiores erros nas leituras das umidades do que nos casos de
coincidência exata. Dividindo ao meio a precisão do aparelho sabe-se que a
incerteza da leitura é de ± 0,05. De forma geral este aparelho é uma maneira não
destrutível de medir as umidades das madeiras, sendo fácil e rápido de ser utilizado.
TABELA 1 – UMIDADE DAS AMOSTRAS MEDIDAS COM O GANN
NÚMERO DA
AMOSTRA
TEMPERATURA DA AMOSTRA
(ºC)
ESCALA DE TIPO DE MADEIRA
ESCALA DE TEMPERATURA (ºC) 15 20 25 UMIDADE MEDIDA COM O GANN (%)
1 24
1 2 3 4
7,8 7,2 6,7 10,0 9,3 8,7 12,2 11,5 10,8 14,5 13,7 13,0
2 24
1 2 3 4
7,5 6,8 6,3 9,6 8,9 8,3 11,7 11,0 10,3 14,0 13,1 12,4
3 24
1 2 3 4
7,9 7,3 6,6 10,1 9,4 8,7 12,3 11,5 10,8 14,6 13,7 12,9
4 24
1 2 3 4
8,0 7,3 6,7 10,1 9,4 8,8 12,4 11,6 10,8 14,7 13,8 12,9
5 24
1 2 3 4
8,2 7,4 6,8 10,4 9,6 8,9 12,6 11,8 11,0 14,9 13,9 13,2
continua
19
continuação
NÚMERO DA
AMOSTRA
TEMPERATURA DA AMOSTRA
(ºC)
ESCALA DE TIPO DE MADEIRA
ESCALA DE TEMPERATURA (ºC) 15 20 25 UMIDADE MEDIDA COM O GANN (%)
6 24
1 2 3 4
8,0 7,3 6,8 10,3 9,5 8,9 12,5 11,7 11,0 14,8 13,9 13,2
7 24
1 2 3 4
8,2 7,5 6,9 10,4 9,6 9,0 12,6 11,8 11,1 14,9 14,0 13,3
8 24
1 2 3 4
7,5 7,0 6,4 9,7 9,1 8,5 11,9 11,2 10,5 14,2 13,4 12,7
9 24
1 2 3 4
7,3 6,7 6,2 9,5 8,8 8,3 11,7 11,0 10,3 13,9 13,1 12,4
10 24
1 2 3 4
7,4 6,8 6,3 9,5 8,9 8,3 11,7 11,0 10,3 13,9 13,1 12,4
11 24
1 2 3 4
7,0 6,4 6,0 9,1 8,5 7,9 11,3 10,6 10,0 13,4 12,7 12,0
12 24
1 2 3 4
7,4 6,8 6,2 9,5 9,0 8,3 11,7 11,0 10,3 13,9 13,1 12,4
13 24
1 2 3 4
7,1 6,6 6,1 9,3 8,7 8,1 11,5 10,7 10,1 13,6 12,9 12,2
14 24
1 2 3 4
7,3 6,7 6,1 9,5 8,7 8,1 11,6 10,8 10,1 13,8 12,9 12,2
15 24
1 2 3 4
7,5 6,9 6,3 9,7 9,0 8,4 11,8 11,2 10,5 14,1 13,3 12,6
16 24
1 2 3 4
7,7 7,1 6,5 9,9 9,2 8,6 12,1 11,3 10,7 14,3 13,5 12,8
17 24
1 2 3 4
7,9 7,3 6,7 10,1 9,4 8,8 12,3 11,6 10,9 14,6 13,8 13,0
Continua...
20
...continuação
NÚMERO DA
AMOSTRA
TEMPERATURA DA AMOSTRA
(ºC)
ESCALA DE TIPO DE MADEIRA
ESCALA DE TEMPERATURA (ºC) 15 20 25 UMIDADE MEDIDA COM O GANN (%)
18 24
1 2 3 4
6,9 6,3 5,8 9,0 8,4 7,8 11,1 10,4 9,8 13,2 12,5 11,8
19 24
1 2 3 4
6,6 6,1 5,6 8,7 8,0 7,4 10,7 10,0 9,4 12,8 12,0 11,4
20 24
1 2 3 4
7,0 6,4 5,9 9,1 8,5 7,9 11,2 10,6 9,9 13,3 12,6 11,9
final
5.2 DETERMINAÇÃO DOS TEORES DE UMIDADE DAS MESMAS AMOSTRAS
ATRAVÉS DO MÉTODO GRAVIMÉTRICO
Foram determinadas as umidades reais das amostras através do método
gravimétrico. Os pesos iniciais e secos das amostras foram medidos e a umidade
final calculada através da equação (1). Os resultados estão lançados na tabela (2).
Considerando a metade da precisão determinou-se que os resultados das umidades
têm ± 0,05 de incertezas. Este método é uma maneira confiável de medir a umidade
das madeiras, porém é necessário destruir as amostras e também dispende de
grande quantidade de tempo.
TABELA 2 - UMIDADE REAL DAS AMOSTRAS PELO GRAVIMÉTRICO
AMOSTRA PESO INICIAL (g) PESO SECO (g) UMIDADE (%)
1 101,4 93,6 8,3
2 121,0 112,5 7,6
3 77,8 72,5 7,4
4 117,9 109,7 7,6
5 89,1 82,9 7,5
6 113,2 105,2 7,6
continua...
21
...continuação AMOSTRA PESO INICIAL (g) PESO SECO (g) UMIDADE (%)
7 76,01 70,64 7,6
8 78,48 72,17 8,7
9 66,70 61,56 8,3
10 58,12 53,51 8,6
11 78,39 72,30 8,4
12 74,96 68,98 8,7
13 63,45 58,45 8,6
14 79,18 73,24 8,1
15 59,61 55,19 8,0
16 63,19 58,40 8,2
17 63,00 57,97 8,7
18 65,63 60,34 8,8
19 62,02 57,41 8,0
20 87,07 80,50 8,2
final
5.3 COMPARAÇÃO DAS MEDIÇÕES DETERMINANDO A MELHOR ESCALA DO
TIPO DE MADEIRA E DE TEMPERATURA PARA A TIMBORANA E A INCERTEZA
DO APARELHO
5.3.1 Comparações das medições
Foram comparados os resultados das medições feitas com o Gann e os do
gravimétrico (TABELA 3). As escalas do tipo de madeira apresentadas foram a 1 e
2, de forma que somente estas serão consideradas no decorrer deste estudo.
22
TABELA 3 – COMPARAÇÕES DAS DIFERENÇAS ENTRE UMIDADES E ESCALAS
DO TIPO DE MADEIRA E TEMPERATURA
AMOSTRA
UMIDADE PELO
GRAVIMÉTRICO
(%)
UMIDADE PELO
GANN (%)
DIFERENÇA
UMIDADE PELO
GANN (%)
ESCALA TIPO
MADEIRA
ESCALA
TEMPERATURA
TEMPERATURA
DA MADEIRA
(ºC)
DIFERENÇA
TEMPERATURA
(ºC)
1 8,3 8,7 + 0,4 2 25 24 + 1
2 7,6 7,5 - 0,2 1 15 24 - 9
3 7,4 7,3 - 0,1 1 20 24 - 4
4 7,6 7,3 - 0,3 1 20 24 - 4
5 7,5 7,4 - 0,1 1 20 24 - 4
6 7,6 7,3 - 0,3 1 20 24 - 4
7 7,6 7,5 - 0,1 1 20 24 - 4
8 8,7 8,5 - 0,2 2 25 24 + 1
9 8,3 8,3 0,0 2 25 24 + 1
10 8,6 8,3 - 0,3 2 25 24 + 1
11 8,4 8,5 + 0,1 2 20 24 - 4
12 8,7 9,0 + 0,3 2 20 24 - 4
13 8,6 8,7 + 0,1 2 20 24 - 4
14 8,1 8,1 0,0 2 25 24 + 1
15 8,0 8,4 + 0,4 2 25 24 + 1
16 8,2 8,6 + 0,4 2 25 24 + 1
17 8,7 8,8 + 0,1 2 25 24 + 1
18 8,8 9,0 + 0,2 2 15 24 - 9
19 8,0 8,0 0,0 2 20 24 - 4
20 8,2 8,5 + 0,3 2 20 24 - 4
5.3.1.1 Ajuste da temperatura na escala 1
Considerando a temperatura de 24 ºC medida para todas as amostras e que
todas tivessem sido medidas apenas na escala 1 do tipo de madeira e com
temperaturas 15, 20 e depois 25 ºC, o erro das leituras foi calculado e determinou-se
que para a escala 1 o melhor ajuste da temperatura foi o de 15 ºC, estando a
variação entre - 1,9 e + 0,7 % (TABELA 4), representando 9 ºC a menos que a real.
23
TABELA 4 – VARIAÇÕES DAS LEITURAS CONFORME AS ESCALAS DO GANN
AMOSTRA
UMIDADE PELO
GRAVIMÉTRICO (%)
UMIDADE PELO
GANN ESCALA 1
COM 15 ºC (%)
DIFERENÇA
UMIDADE PELO
GANN ESCALA 1
COM 15 ºC (%)
UMIDADE PELO
GANN ESCALA 1
COM 20 ºC (%)
DIFERENÇA
UMIDADE PELO
GANN ESCALA 1
COM 20 ºC (%)
UMIDADE PELO
GANN ESCALA 1
COM 25 ºC (%)
DIFERENÇA
UMIDADE PELO
GANN ESCALA 1
COM 25 ºC (%)
1 8,3 7,8 - 0,5 7,2 - 1,1 6,7 - 1,6
2 7,6 7,5 - 0,1 6,8 - 0,8 6,3 - 1,3
3 7,4 7,9 + 0,5 7,3 - 0,1 6,6 - 0,8
4 7,6 8,0 + 0,4 7,3 - 0,3 6,7 - 1,3
5 7,5 8,2 + 0,7 7,4 - 0,1 6,8 - 1,4
6 7,6 8,0 + 0,4 7,3 - 0,3 6,8 - 1,2
7 7,6 8,2 + 0,6 7,5 - 0,1 6,9 - 0,7
8 8,7 7,5 - 1,2 7,0 - 1,7 6,4 - 2,3
9 8,3 7,3 - 1,0 6,7 - 1,6 6,2 - 2,1
10 8,6 7,4 - 1,2 6,8 - 1,8 6,3 - 2,6
11 8,4 7,0 - 1,4 6,4 - 2,0 6,0 - 2,4
12 8,7 7,4 - 1,3 6,8 - 1,9 6,2 - 2,5
13 8,6 7,1 - 1,5 6,6 - 2,0 6,1 - 2,5
14 8,1 7,3 - 0,8 6,7 - 1,4 6,1 - 2,0
15 8,0 7,5 - 0,5 6,9 - 1,1 6,3 - 1,7
16 8,2 7,7 - 0,5 7,1 - 1,1 6,5 - 1,7
17 8,7 7,9 - 0,8 7,3 - 1,4 6,7 - 2,0
18 8,8 6,9 - 1,9 6,3 - 2,5 5,8 - 3,0
19 8,0 6,6 - 1,4 6,1 - 1,9 5,6 - 2,4
20 8,2 7,0 - 1,2 6,4 - 1,8 5,9 - 2,3
Mínimo - 1,9 - 2,5 - 3,0
Máximo + 0,7 - 0,1 - 0,7
5.3.1.2 Ajuste da temperatura na escala 2
Considerou-se a temperatura de 24 ºC medida para as amostras e que todas
foram medidas na escala 2 do tipo de madeira, com temperaturas 15, 20 e 25 ºC, o
erro das leituras foi calculado e determinou-se que para a escala 2 o melhor ajuste
da temperatura foi de 25 ºC, representando 1 ºC a mais que a real, estando a
variação entre - 1,0 e + 1,4 % (TABELA 5),.
24
TABELA 5 – VARIAÇÕES DAS LEITURAS CONFORME AS ESCALAS DO GANN
AMOSTRA
UMIDADE PELO
GRAVIMÉTRICO (%)
UMIDADE PELO
GANN ESCALA 2
COM 15 ºC (%)
DIFERENÇA
UMIDADE PELO
GANN ESCALA 2
COM 15 ºC (%)
UMIDADE PELO
GANN ESCALA 2
COM 20 ºC (%)
DIFERENÇA
UMIDADE PELO
GANN ESCALA 2
COM 20 ºC (%)
UMIDADE PELO
GANN ESCALA 2
COM 25 ºC (%)
DIFERENÇA
UMIDADE PELO
GANN ESCALA 2
COM 25 ºC (%)
1 8,3 10,0 + 1,7 9,3 + 1,0 8,7 + 0,4
2 7,6 9,6 + 2,0 8,9 + 1,3 8,3 + 0,7
3 7,4 10,1 + 2,7 9,4 + 2,0 8,7 + 1,4
4 7,6 10,1 + 2,5 9,4 + 1,8 8,8 + 1,2
5 7,5 10,4 + 2,9 9,6 + 2,1 8,9 + 1,4
6 7,6 10,3 + 2,7 9,5 + 1,9 8,9 + 1,3
7 7,6 10,4 + 2,8 9,6 + 2,0 9,0 + 1,4
8 8,7 9,7 + 1,0 9,1 + 0,4 8,5 - 0,2
9 8,3 9,5 + 1,2 8,8 + 0,5 8,3 0,0
10 8,6 9,5 + 0,9 8,9 + 0,3 8,3 - 0,3
11 8,4 9,1 + 0,7 8,5 + 0,1 7,9 - 0,5
12 8,7 9,5 + 0,8 9,0 + 0,3 8,3 - 0,4
13 8,6 9,3 + 0,7 8,7 + 0,1 8,1 - 0,5
14 8,1 9,5 + 1,4 8,7 + 0,6 8,1 0,0
15 8,0 9,7 + 1,7 9,0 + 1,0 8,4 + 0,4
16 8,2 9,9 + 1,7 9,2 + 1,0 8,6 + 0,4
17 8,7 10,1 + 1,4 9,4 + 0,7 8,8 + 0,1
18 8,8 9,0 + 0,2 8,4 - 0,4 7,8 - 1,0
19 8,0 8,7 + 0,7 8,0 0,0 7,4 - 0,6
20 8,2 9,1 + 0,9 8,5 + 0,3 7,9 - 0,3
Mínimo + 0,2 - 0,4 - 1,0
Máximo + 2,9 + 2,1 + 1,4
5.3.2 Escala para Timborana
Considerando as variações mínimas e máximas das leituras de umidade
determinadas para as escalas 1 e 2 das temperaturas respectivas de 15 e 25 ºC
(TABELA 6) determinou-se que a escala 2 do tipo de madeira com a temperatura 25
ºC é a que mais se aproximou das medidas reais das amostras.
25
TABELA 6 – VARIAÇOES DE UMIDADE DAS ESCALAS
DIFERENÇA UMIDADE PELO GANN ESCALA 1
COM 15 ºC (%)
DIFERENÇA UMIDADE PELO GANN ESCALA 2
COM 25 ºC (%)
Mínimo - 1,9 - 1,0
Máximo + 0,7 + 1,4
5.3.3 Incerteza da temperatura
Comparando as variações mínimas e máximas da escala 2 para 15, 20 e 25
ºC determinou-se que para cada 5 ºC de variação positiva da escala de temperatura
há uma variação linear de - 0,7 % na leitura da umidade (TABELA 7). Assim para
cada 1 ºC a mais que é regulado o Gann em relação a temperatura real da amostra,
existe - 0,14 % de diferença na umidade. Medindo a temperatura da amostra e
ajustando a escala para o valor mais próximo possível, tem-se que o erro máximo
será de ± 2,5 ºC, que multiplicado pela variação de umidade por escala de
temperatura (0,14 %/ ºC) gera a incerteza da temperatura, que é de ± 0,35 %.
TABELA 7 – VARIAÇÕES DE UMIDADE DA ESCALA 2
Mínimo Máximo
DIFERENÇA UMIDADE PELO GANN ESCALA 2
COM 15 ºC (%) + 0,2 + 2,9
DIFERENÇA UMIDADE PELO GANN ESCALA 2
COM 20 ºC (%)
- 0,4 + 2,1
DIFERENÇA UMIDADE PELO GANN ESCALA 2
COM 25 ºC (%)
- 1,0 + 1,4
DIFERENÇA (%/ºC)
- 0,12 - 0,14
5.3.4 Incerteza do gradiente de umidade da madeira
De acordo com os dados coletados em análises dos gradientes de umidades
das madeiras secadas na Novopiso, tem-se que as umidades destas variam até
extremos de 2,5 %, assim a incerteza relativa ao gradiente de umidade das
madeiras é de ± 1,25 %.
26
5.3.5 Incerteza total das medições do Gann
Somando-se as incertezas de leitura (± 0,05 %) e temperatura (± 0,35 %) do
Gann com as do método gravimétrico (± 0,05 %) e as do gradiente de umidade (±
1,25 %), tem-se que a incerteza total das medições do Gann é de ± 1,7 % para
madeiras com umidade próximas a 8 %.
27
6. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
Para medições de teores de umidades de madeiras de Timborana próximos
a 8% com o aparelho tipo resistivo marca Gann modelo HT 85 T conclui-se e
recomenda-se que:
- a incerteza total das medições feitas com o aparelho Gann é de ± 1,7 %,
considerando-se também o gradiente de umidade das madeiras;
- a melhor escala do tipo de madeiras é a 2, recomendando-se que os pinos
sejam cravados na direção transversal às fibras até o meio das peças a
serem medidas, encontrando-se o ponto mais alto de umidade. Desta forma
existirá a garantia de que a umidade estará dentro da margem de trabalho
requisitada pela empresa, ou seja, por exemplo, se a leitura do Gann for 7
%, a umidade da madeira estará entre 5,3 e 8,7 %. É importante estar atento
às demais condições de manuseio e operação do aparelho, conforme indica
o manual de instruções de uso, pois são muitas as variáveis que influenciam
nas leituras obtidas.
- a regulagem adequada da escala de temperatura tem influência direta nos
resultados, com variações de até 0,14 %/ºC de diferença da temperatura real
da madeira, recomendando-se a medição da temperatura da madeira
durante as medições;
28
REFERÊNCIAS
GANN, M. Gann Hydromette HT 85 T - Instruções de uso. Copyright. Gerlingen, 2001. 60 p. GALVÃO, A. P. M.; JANKOWSKY, I. P. Secagem Racional da Madeira. São Paulo: Nobel, 1985. GOMIDE, J.L. Secagem de Madeira. Viçosa-MG. Imprensa Universitária, 1969. 76 p. HART, C.A. The drying of wood. Raleigh, North Carolina Agric. Extension Service,1966. 24 p. KLITZKE, R. J. Uso do inversor de freqüência na secagem de madeira. Tese de Doutorado em Ciências Florestais, apresentada à Universidade Federal do Paraná – UFPR, 2002. KOLLMANN, F.F.P. Tecnologia de la Madera e sus Aplicaciones. 2 ed. Madrid: Ministerio da Agric. , Instituto Florestal de Investigaciones, Experiências, 1959. v1 675 p. REMADE, REVISTA DA MADEIRA. Madeiras. Disponível em: <http://www.remade.com.br/pt/mad_exotica.php?num=249> Acesso em: 15/11/2007.
29
DOCUMENTOS CONSULTADOS
BEJAN, A. Transferência de Calor. São Paulo: Edgard Blücher Ltda, 1996. BURGER, L. M. e RICHTER, H. G. Anatomia da Madeira. São Paulo: Nobel, 1991. GORDON, V. W., SONNTAG, R. e BORGNAKKE, C. Fundamentos da Termodinâmica Clássica. Tradução da 4ª edição americana. São Paulo: Edgard Blücher Ltda, 1995. TOMASELLI, I. Aspectos físicos da secagem da madeira de Pinus elliottii acima de 100º C. Tese para Professor Titular da Universidade Federal do Paraná – UFPR, 1981. UFPR. Secagem de Madeira. Apostila do curso de secagem da madeira realizado pela Fundação Hugo Simas conveniada com a Universidade Federal do Paraná – UFPR, 2002.
30