[luthieria] secagem da madeira

7/28/2019 [Luthieria] Secagem Da Madeira

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Essa mesmo uma questo pouco compreendida.

A madeira se mantm sempre higroscpica. Ela responde a mudanas na Umidade Relativa doAr (UR) que a circunda, perdendo gua quando a UR diminui e absorvendo gua quando a UR

aumneta.Para um certo nvel de UR, um equilbrio eventualmente atingido e a madeira para de trocargua com a atmosfera. Nesse ponto, a quantidade de gua contida num pedao de madeira

chamada de Umidade de Equilbrio da madeira (UE).

A curva que descreve a relao UR x UE no linear e varia comforme a espcie da madeira.Felizmente as diferenas s so significativas na regio mais alta das umidades, na regio mdia

os desvios so pequenos e podem ser desconsiderados na prtica.

Os dados abaixo, para o mogno, do uma idia do comportamento dessa curva.

UR = 0% => UE = 0%UR = 12% => UE = 3%

UR = 25% => UE = 5%UR = 37% => UE = 7%UR = 50% => UE = 9%UR = 62% => UE = 11%UR = 75% => UE = 14%UR = 87% => UE = 18%UR = 100% => UE = 23%

A especificao para madeira estrutural (de construo) que a UE seja um mximo de19%. Para instrumentos musicais a especificao um mximo de 7%.

Observando os dados acima vemos que uma madeira estocada numa regio em que a URmdia seja de 87% vai servir para construir casas, mas que precisamos estoc-la numa regiocom UR mdia de 37% se quisermos fabricar instrumentos musicais.

Esse o ponto: poucas regies no pas atendem ao segundo requisito - s certas regiesdo cerrado. Em So Paulo, por ex. a UR mdia fica em torno de 75% e a UE mnima atingvel algo como 14% - muito alta para construir instrumentos musicais.

A madeira atinge a UE, dependendo da espcie e das condies iniciais de umidade, emprazos que variam de 15 dias a no mximo um ano. No adianta deixar a madeira mais tempo"secando": ao atingir a UE ela no baixa mais e apenas varia em torno desse valor,acompanhando as variaes da UR. Para se atingir os nveis especificados de UE parainstrumentos musicais necessria a secagem em estufa - a natureza no ajudar em nada nessecaso.

Um paulistano pode esconder um pedao de madeira "secando", pensando num legadopara o futuro. Mas seu tataraneto descobrir, desapontado, que aquele pedao de madeira,depois de tanto tempo, ainda est com 14% de UE e no serve para fazer aquele lindo e sonhadoinstrumento. Se o tivesse construdo no incio desse ano perceberia, surpreso, que nesse msseus trastes comeariam a "crescer".

Um brasiliense pode ter mais sorte...Existe uma maneira simples e interessante de armazenar madeira "seca" e componentes

em fabricao de uma maneira que sua UE no se modifique muito. uma idia simples, baratae funcional.

Vou ver se consigo transmitir a idia em palavras...Construa uma caixa que seja o mais hermtica possvel e que tenha uns 50cm do fundo

impermevel. Ela no pode ser MUITO grande mas algo com volume interno de at 2mfunciona - e a caixa deve ser larga e baixa para que a relao Volume/rea da Base seja


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pequena. Tambm dever ter uma porta de acesso e prateleiras construdas de uma maneira queo ar possa circular livremente por elas.

Compre uma boa bomba de aqurio, daquelas que fazem borbulhas para aerar a gua dospeixes, e a monte de uma maneira que a tomada de ar fique na parte de cima da caixa (maspegando o ar interno) e a sada - onde dever haver um difusor (um tubo com muitos furosserve) - fique no fundo da caixa. Note que essa bomba somente far o AR INTERNO circular -vai tomar o ar em cima e jog-lo para baixo.

Encha o fundo com 20cm - 30cm de gua, cobrindo o difusor, e dilua um dos saisrecomendados na tabela abaixo - classificados de acordo com a UE desejada - at conseguiruma soluo saturada com muita folga - quando o sal no diluir mais (saturao), acrescente umpouco mais dele para ficar como quando a gente pe muito acar no caf ou no suco.

Coloque suas madeiras l dentro e v dormir sossegado!

UE(%) ... Sal4.5 ----- Acetato de Potssio

6.0 ----- Cloreto de Ccio6.5 ----- Cloreto de Magnsio8.0 ----- Nitrato de Zinco

10.0 ---- Brometo de Sdio12.0 ---- Nitrito de Sdio14.5 ---- Acetato de Sdio

16.0 ---- Sulfato de Amnia17.5 ---- Brometo de Potssio

20.0 ---- Sulfato de Zinco24.0 ---- Sulfato de Sdio

Essa tcnica muito usada em museus quando os objetos expostos devem ficar sob

umidade controlada. Ela funciona porque a soluo impede que muitas molculas de guaescapem da superfcie lquida, assim valores baixos de UR podem ser conseguidos. Como saisdiferentes tm solubilidades diferentes, umidades diferentes podem ser conseguidas.

Simples, barato e eficiente...

Esquema da cmara para secagem :


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PSF

Para visualizar como a estrutura da madeira e sua relao com a gua, imaginem

uma esponja (daquelas que crescem no mar no as Scotch Brite... hehehe...)imediatamente aps ser retirada de um balde de gua. Nessa situao a esponja similar madeira j que as "paredes celulares" esto totalmente saturadas e inchadas e as"cavidades celulares" esto parcialmente ou completamente preenchidas com gua. Demaneira similar, a gua nas cavidades celulares da madeira, chamada de gua livre,

pode ser espremida para fora delas . Se voc pegar um pedao de madeira verde eprens-la nas garras de uma morsa por exemplo, voc at poder ver a gua pingandopara fora da madeira. D pra encher um copinho...

A gua livre sai da madeira naturalmente, por evaporao gravidade.

Imagine agora que esta esponja seja bem espremida, a ponto de no sobrar maisnenhum vestgio de gua. Ela estar ainda do mesmo tamanho, flexvel e levemente


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mida ao toque. Na madeira, a condio equivalente conhecida como Ponto deSaturao das Fibras (PSF). Nesse estado, as cavidades celulares esto vazias da gualivre mas as paredes celulares ainda esto saturadas de gua e ento no seu estado demenor resistncia mecnica. Esta gua que satura as paredes chamada de gua deligao. Ao contrrio da gua livre, que est ali s preenchendo um espao vazio, essa

gua est na madeira devido a foras de atrao molecular dentro das paredes celulares.

A retirada da gua de ligao que causa o encolhimento e o aumento da resistnciamecnica da madeira - que o que buscamos.

A maior ou menor facilidade de perda da gua livre depende do tipo de clula quecontri a espcie - que define seu grau de capilaridade - mas essa perda no interfere nascaractersticas fsicas da madeira.

INTRODUO

Na regio amaznica, a indstria madeireira, particularmente a indstria de mveis, sofregrandes dificuldades para atingir padres de alta qualidade no seu produto final, devido a faltade uma tecnologia adequada e econmica para a secagem de madeira.

A secagem ao ar livre, que o mtodo tradicional usado localmente, resulta em produtoscom qualidade insatisfatria, tendo em conta as condies de umidade extremamente altas,caratersticas da regio. Como ilustrado na Figura 1, somente durante trs meses no perodoseco, em veres com pouca chuva, pode-se atingir contedos de umidade na madeira que sejamrazoveis para a obteno de produtos de boa qualidade. Esses fatores propiciam um valoragregado insignificante aos produtos manufaturados, alm de causarem um volume dedesperdcio de madeira considervel.
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Secadores convencionais, que funcionam base de eletricidade ou vapor, so geralmenteutilizados no sul do Brasil, enquanto que na regio amaznica, somente algumas indstrias degrande porte utilizam esta tecnologia. O alto investimento e os elevados custos de energiaeltrica para aquecer e movimentar o ar impossibilitam a aquisio desses equipamentos pelapequena e mdia empresa.

As caractersticas geogrficas da regio amaznica (grandes distncias, extensa baciahidrogrfica, baixa densidade demogrfica, etc.) e uma taxa de eletrificao rural de apenas 2%compem um cenrio adequado para o uso de fontes renovveis de energia, como a energiasolar, que normalmente abundante nessas reas.

Desse modo, a secagem solar apresenta-se como uma soluo ideal para o problema desecagem de madeira, enfrentado pelas pequenas e micro empresas do setor madeireiro. Nestecontexto, o INPA, que vem realizando pesquisas na rea de energias renovveis desde o incioda dcada de oitenta, desenvolveu um secador solar para madeiras, tecnicamente adequado scondies climticas da Amaznia, e destinado a micro e pequenas empresas da regio, comouma alternativa aos secadores convencionais disponveis no mercado.

O secador solar do INPA foi desenvolvido por pesquisadores da Coordenao dePesquisas de Produtos Florestais (CPPF), no mbito de um projeto financiado pelo InternationalDevelopment Research Center (IDRC), do Canad. O primeiro prottipo foi construdo nocampus do Instituto, com capacidade para secar 5 a 8 m3 de madeira serrada, que suficientepara suprir a demanda de pequenas serrarias e fbricas de mveis locais. Este trabalho apresentaos detalhes de construo e operao do secador, assim como os resultados das pesquisas jrealizadas com diversos tipos de madeira, incluindo as inovaes que esto sendo desenvolvidaspara a sua otimizao e adaptao para produtos no madeireiros.

Uma vista geral do secador solar do INPA est mostrada na Figura 2. Os detalhes da suaconstruo sero descritos a seguir. Um manual completo sobre a construo e operao do

secador foi preparado em portugus, espanhol e ingls [1], e o prottipo est patenteado desde1993.


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DESIGN E CONSTRUCO DO SECADOR

Um desenho esquemtico do secador est representado na Figura 3. O secador possui trs

componentes principais: um coletor solar, uma cmara de secagem e dois ventiladores axiaispara circulao do ar.


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A cmara de secagem construda em alvenaria e as paredes so pintadas em cor pretapara absorver calor, e tambm para conserv-lo dentro da cmara. Uma parede central divide acmara em dois compartimentos, onde foram instalados dois ventiladores, com 1 m de dimetro.Cada ventilador produz um fluxo de ar de 400 m/min a 634 rpm.

O coletor solar do tipo simples e plano, usando a laje da cmara de secagem comosuperfcie coletora de calor. A cobertura consiste de placas de vidro plano, com uma rea totalde 16 m, que serve ao mesmo tempo de telhado. Dutos de ar, tipo chamins, nas paredeslaterais fazem a conexo entre o coletor solar e a cmara de secagem. Aberturas de 20 cm dedimetro tambm localizadas nas paredes laterais fazem a renovao do ar, e podem ser abertasou fechadas manualmente.

O princpio de funcionamento do secador mostrado na Figura 4. O ar aquecido nocoletor solar conduzido pelos ventiladores atravs das pilhas de madeira, retirando assim aumidade das tbuas.
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O controle da temperatura e umidade feito por meio das aberturas laterais ('dumpers').No incio da secagem, com umidade elevada no interior da cmara, essas aberturas ficamcompletamente abertas para remover o ar saturado, por tempo determinado, de acordo com oprograma de secagem especfico para cada espcie madeireira.

importante salientar que o controle da umidade do ar e temperatura dentro da secadora fundamental, para se evitar secagens ineficientes ou defeitos irremediveis na madeira.

EFICINCIA DO SECADOR

Nas Figuras 4 e 5 so mostradas as curvas de secagem para a copaba (Copaiferamultijuga) e alguns outros parmetros medidos em um teste tpico, que pode ser consideradocomo padro para a operao do secador solar do INPA. Estas medidas tambm incluem operodo noturno, quando a entrada de energia solar zero.
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Na Figura 4 so apresentadas as curvas para perda de umidade de uma carga de copaba,como tambm para a energia solar captada durante a secagem.

Nessas curvas, pode-se perceber que a carga atingiu um teor de umidade de 14% aps 19dias, baixando at 10% aps 26 dias, que foi o final da secagem. Isto pode ser considerado um

bom resultado, levando em conta que o teste ocorreu num perodo de pouca oferta de energiasolar.

A distribuio da energia solar que chegou ao sistema ilustra que as flutuaes ocorridasno influenciaram substancialmente a curva de secagem, sugerindo que a capacidade dearmazenamento de calor do secador alta.

Na Figura 5 est representada a distribuio de temperaturas dentro e fora do secadordurante o perodo de secagem. A temperatura mxima mdia no interior da cmara foi de 39C,enquanto que a temperatura externa era de 29C. No decorrer do processo, h um aumento dadiferena entre a temperatura interna da cmara e a temperatura externa ambiente, pois na fasefinal da secagem grande parte da umidade j foi retirada da madeira. Dessa forma, toda aenergia disponvel nesta etapa da secagem utilizada para retirar a gua da parte mais interna damadeira, que mais difcil de evaporar.

Para exemplificar a performance do secador, resultados de testes de secagem de espciesde madeira de diferentes densidades e dimenses esto apresentados na Tabela 1. Esses testesforam realizados em Manaus/AM e em outras localidades com condies climticas diferentes,onde secadores do INPA esto instalados. Isso demonstra que o secador funcionaapropriadamente para regies tropicais em geral.

Como mostrado na Tabela 1, madeiras mais pesadas podem ser secas at 12% de umidadeem aproximadamente 30 dias, enquanto que madeiras leves necessitam de cerca de 20 dias para

alcanarem o mesmo teor de umidade. importante ressaltar que o tempo de secagem dependedo tipo de madeira e da poca do ano em que o processo de secagem realizado.
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A eficincia energtica total do secador foi estimada em 20% para secar uma carga de 2m de mandioqueira (Qualea paraensis), sendo essa eficincia definida como a integral daenergia necessria para secar uma carga de 78% a 10% de teor de umidade, dividida pelaintegral da energia captada no coletor solar mais a energia utilizada para mover os ventiladoresdurante a secagem [2].

MODIFICAES NO SECADOR SOLAR

O modelo do secador solar desenvolvido pelo INPA j est sendo utilizado pela indstria.Unidades demonstrativas foram construdas em Manaus/AM, Macap/AP, Ariquemes/RO,Vilhena/RO, Ouro Preto/RO, Santarm/PA, Belm/PA, Boa vista/RR e Araguacema/TO. At opresente, um total de 20 unidades foram instaladas no Brasil e em outros pases, incluindo Peru,Costa Rica e Malsia, mas as pesquisas continuam para otimizar ainda mais a eficincia dosecador. A mais recente inovao a utilizao de Clulas Fotovoltaicas para mover osventiladores, de forma que o secador se tornar totalmente independente de energia eltrica

convencional, podendo assim ser instalado em locais remotos, que no estejam conectados rede eltrica. Testes relacionados com a ligao direta dos ventiladores aos painis fotovoltaicos(sem o uso de baterias) j foram realizados e os resultados demonstraram que o processo desecagem no prejudicado pelo carter intermitente do suprimento de energia eltrica [3].Atualmente, a pesquisa se concentra na otimizao dos ventiladores, com a finalidade dediminuir a quantidade de painis solares necessrios para suprir a potncia dos mesmos.

Os excelentes resultados alcanados com a madeira e a grande demanda para secagem deoutros produtos naturais conduziram a modificaes no prottipo original para o processamentode materiais como bambu e palmeiras.

Considerando-se experincias bem sucedidas com a secagem solar de produtos agrcolasconduzidas em outras regies tropicais [4], [5], adaptaes ao modelo esto sendoimplementadas, com a finalidade de torn-lo um secador solar multi-uso, totalmente base deenergia solar (ventiladores supridos por painis fotovoltaicos), e destinado secagem desementes, frutas, castanhas e outros produtos. O novo prottipo encontra-se em fase deimplementao, dentro de um projeto aprovado pelo Banco da Amaznia (BASA). O design donovo secador incorpora as mesmas caractersticas do secador solar de madeiras: simplicidade naconstruo e operao, baixo custo e utilizao de material disponvel no local. As suasprincipais caractersticas so a alta eficincia, proporcionada pela ventilao forada atravs deventiladores, e um isolamento trmico adequado regio.

Os primeiros testes de secagem em laboratrio j foram realizados com sementes de

cupuau (Theobroma gandiflorum), uma planta nativa da Amaznia, que apresenta um grandepotencial para a produo de chocolate [6]. Os resultados, apesar de preliminares, so bastanteencorajadores, e as pesquisas continuam com testes mais completos e com outros produtos,visando otimizar a tecnologia para as condies locais.

CONCLUSES E RECOMENDAES

O secador solar para madeira descrito neste trabalho eficiente e de custo acessvel,adequando-se perfeitamente s pequenas e micro empresas de regies tropicais. O custo dosecador depende obviamente da procedncia dos materiais utilizados na sua construo, porm,baseando-se nos preos de mercado na cidade de Manaus, pode-se afirmar que o investimentono exceder o valor de US$ 5,000.


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As investigaes com o prottipo e as experincias na indstria mostraram que autilizao do secador solar do INPA resulta numa reduo significativa do tempo de secagemem comparao com a secagem ao ar livre, e permite o aumento da qualidade do produto final.Entre os aspectos mais importantes dessa tecnologia, pode-se destacar:

O modelo simples e pode ser facilmente construdo.

Todo os materiais e equipamento podem ser adquiridos no mercado local.

A operao simples e a manuteno pode ser feita pelos prprios usurios.

O investimento para a construo e operao acessvel para maioria das pequenasempresas madeireiras.

As caratersticas amenas da secagem solar (temperaturas relativamente baixas) sovantajosas para usos com misturas de espcies madeireiras assim como para aquelas madeirasdifceis de secar.

O custo de energia para mover os ventiladores durante a secagem de uma carga (720kWh) foi estimado em US$ 100, para a cidade de Manaus.

As experincias realizadas com a secagem de madeira sinalizam para o grande potencialde uso da energia solar para a secagem de produtos no madeireiros, principalmente ao se levarem conta que, no caso da madeira, o processo mais complexo e consome mais energia. Ostestes preliminares realizados com sementes de cupuacu demonstram a viabilidade dessatecnologia, principalmente no meio rural, em locais onde o suprimento de eletricidade sejadeficitrio ou mesmo que no estejam conectados rede eltrica.

Considerando-se a enorme quantidade de recursos naturais existentes em reas como aregio amaznica, que necessitam de secagem para possibilitar o seu beneficiamento earmazenagem, espera-se que o Secador Solar do INPA seja realmente uma alternativa para osproblemas energticos encontrados pela populao rural. A possibilidade de se beneficiarprodutos naturais no local de sua ocorrncia com tcnicas ecolgica e economicamenteadequadas ao conceito de desenvolvimento sustentvel, permite alocar maior ganho para ohomem do interior da Amaznia, que poder deixar de ser um mero coletor (normalmente malremunerado), para obter ele mesmo um produto beneficiado e de qualidade, que certamente lhetrar maiores benefcios.

[luthieria] secagem da madeira

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