secagem da madeira

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SECAGEM DA MADEIRA 1 a Aula 1. INTRODUÇÃO 1.1. ORIGEM DA ÁGUA NA MADEIRA E SUA LOCALIZAÇÃO 1.2. DEFINIÇÃO, IMPORTANCIA E RAZÕES PARA SECAR A MADEIRA 1.2.1.Definição A secagem da madeira é uma técnica que visa a redução do seu teor de umidade, objetivando leva-la até um determinado ponto, com um mínimo de defeitos e no menor tempo possível. Para tanto deve valer-se de uma técnica que seja economicamente viável, tendo-se em mente o fim para o qual a peça da madeira se destina. 1.2.2.Importância e razões para secar a madeira No Brasil, de um modo geral, esta prática além de ser pouco difundida, é também pouco utilizada por aqueles que vivem do ramo madeireiro. São raras as serrarias que possuem pátios de madeiras, e quando possuem são geralmente de baixa eficiência. No caso de transporte de toras, prática ainda muito comum em nosso país, muita água é transportada para os lugares mais diversos, juntamente com a madeira, sem necessidade. A simples prática da secagem da madeira ao ar livre poderia reduzir em 400 kg ou mais o peso da carga de madeira para cada m³ transportado. Desta forma os custos com frete e mão-de-obra poderiam ser sensivelmente reduzidos, sem contar que as áreas para secagem nos grandes centros de destino das cargas de madeira seriam também sensivelmente reduzidas. Neste sentido, é que o entendimento desta prática faz-se necessário, não apenas para que o desenvolvimento da indústria de produtos madeireiros possa crescer de uma forma mais racional, mas também para que o nosso produto possa atingir uma melhor qualidade, capaz de competir com outros produtos do mercado internacional. 1.3. INFLUÊNCIA DA UMIDADE DA MADEIRA NAS SUAS CARACTERÍSTICAS 1.4. BENEFÍCIOS OBTIDOS AO SECAR A MADEIRA Dentre as principais razões que levam a se adotar a prática de secagem da madeira podem ser destacadas as seguintes: a) A redução na movimentação dimensional A madeira tende a contrair-se conforme vai secando e expandir-se conforme absorve umidade. Uma secagem adequada até um determinado teor de umidade final, diminuirá a movimentação dimensional da peça evitando empenos ou rachaduras. Como conseqüência, as peças de madeira poderão ser produzidas com maior precisão de dimensões proporcionando melhor desempenho em serviço. b) Redução dos riscos de ataque de fungos apodrecedores e manchadores A madeira verde é uma das principais fontes de alimentos tanto para fungos quanto para os insetos. O ataque desses microrganismos pode comprometer seriamente as

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  • SECAGEM DA MADEIRA

    1a Aula 1. INTRODUO 1.1. ORIGEM DA GUA NA MADEIRA E SUA LOCALIZAO 1.2. DEFINIO, IMPORTANCIA E RAZES PARA SECAR A MADEIRA 1.2.1.Definio A secagem da madeira uma tcnica que visa a reduo do seu teor de umidade, objetivando leva-la at um determinado ponto, com um mnimo de defeitos e no menor tempo possvel. Para tanto deve valer-se de uma tcnica que seja economicamente vivel, tendo-se em mente o fim para o qual a pea da madeira se destina. 1.2.2.Importncia e razes para secar a madeira

    No Brasil, de um modo geral, esta prtica alm de ser pouco difundida, tambm pouco utilizada por aqueles que vivem do ramo madeireiro. So raras as serrarias que possuem ptios de madeiras, e quando possuem so geralmente de baixa eficincia. No caso de transporte de toras, prtica ainda muito comum em nosso pas, muita gua transportada para os lugares mais diversos, juntamente com a madeira, sem necessidade. A simples prtica da secagem da madeira ao ar livre poderia reduzir em 400 kg ou mais o peso da carga de madeira para cada m transportado. Desta forma os custos com frete e mo-de-obra poderiam ser sensivelmente reduzidos, sem contar que as reas para secagem nos grandes centros de destino das cargas de madeira seriam tambm sensivelmente reduzidas. Neste sentido, que o entendimento desta prtica faz-se necessrio, no apenas para que o desenvolvimento da indstria de produtos madeireiros possa crescer de uma forma mais racional, mas tambm para que o nosso produto possa atingir uma melhor qualidade, capaz de competir com outros produtos do mercado internacional. 1.3. INFLUNCIA DA UMIDADE DA MADEIRA NAS SUAS CARACTERSTICAS 1.4. BENEFCIOS OBTIDOS AO SECAR A MADEIRA

    Dentre as principais razes que levam a se adotar a prtica de secagem da madeira podem ser destacadas as seguintes:

    a) A reduo na movimentao dimensional A madeira tende a contrair-se conforme vai secando e expandir-se conforme

    absorve umidade. Uma secagem adequada at um determinado teor de umidade final, diminuir a movimentao dimensional da pea evitando empenos ou rachaduras. Como conseqncia, as peas de madeira podero ser produzidas com maior preciso de dimenses proporcionando melhor desempenho em servio.

    b) Reduo dos riscos de ataque de fungos apodrecedores e manchadores A madeira verde uma das principais fontes de alimentos tanto para fungos quanto

    para os insetos. O ataque desses microrganismos pode comprometer seriamente as

  • propriedades mecnicas da madeira, alm de alterar significativamente sua aparncia, ocasionando uma reduo no seu valor econmico. Madeiras com T.U. abaixo de 20% tornam-se praticamente imunes ao ataque destes organismos.

    c) Reduo de custos A perda de gua da madeira reduz sensivelmente seu peso e, conseqentemente, seu

    custo de transporte diminuir. d) Melhoria na tratabilidade Uma pea de madeira com T.U. de 20% ser mais facilmente impregnada por

    produtos qumicos preservativos ou retardantes de fogo, bem como aceitar mais facilmente pinturas, vernizes, ceras e outros materiais de acabamento.

    e) Aumento da resistncia mecnica Em comparao com uma pea de madeira mida, uma madeira previamente seca

    apresenta uma sensvel melhora nas suas propriedades mecnicas, tais como: flexo esttica, compresso, dureza, cisalhamento, etc... (excees: trao perpendicular s fibras e resistncia ao impacto).

    f) Melhora nas caractersticas de trabalhabilidade Uma madeira seca apresenta melhores resultados de aplainamento, lixamento,

    furao, etc... g) Melhora nas propriedades de pega Uma madeira mida no permite uma boa aderncia de produtos fabricados base

    de cola ou colados. Exemplos: compensados, laminados, etc... h) Fixao de pregos e parafusos Pregos ou parafusos cravados em madeira mida tendem a afrouxar com a secagem

    da madeira, por isso este tipo de prtica deve ser efetuado aps a secagem da pea. Com isso, juntas cravadas em madeira verde podem perder at metade da sua resistncia.

    i) Melhora nas propriedades de isolamento Uma madeira seca conduz menos calor que uma mida, alm de aumentar

    sensivelmente suas propriedades de isolante eltrico e acstico.

    Outros benefcios adicionais que podem ser obtidos ao se efetuar uma secagem controlada da madeira tanto em estufas quanto em secadoras so: - O tempo gasto na secagem em comparao com a secagem ao ar livre menor favorecendo um giro mais rpido do capital investido; - Reduz a rea destinada ao armazenamento da madeira; - Podem obter-se teores de umidade mais baixos do que os obtidos com a secagem ao ar livre; - Minimizar os defeitos de secagem como rachaduras, empenos, encanoamentos quando se utilizam programas adequados; - Combate e elimina fungos e/ou insetos presentes na madeira.

  • 2a Aula 2 DETERMINAO DA UMIDADE DA MADEIRA 2.1 UMIDADE DA MADEIRA Uma rvore viva absorve gua e sais minerais do solo que circulam por toda a planta at atingirem as folhas constituindo a seiva bruta. O processo inverso, das folhas at as razes feito pela seiva elaborada que constituda basicamente de gua e produtos elaborados na fotossntese. Desta forma, a umidade de uma madeira recm cortada pode variar de 35% at 200% (Ochroma piramidale pode atingir at 400%), variando de espcie para espcie. Uma madeira nestas condies normalmente apresenta seus vasos, canais, meatos, bem como o lmem das clulas saturados de gua. Igualmente os espaos vazios localizados no interior da parede celular encontram-se saturados por gua. Partindo deste princpio podemos dizer que existem dois tipos de gua na madeira. 2.2 TIPOS DE GUA NA MADEIRA A secagem da madeira est diretamente relacionada com a sua estrutura celular. A estrutura celular da madeira de folhosas diferente da estrutura de conferas. Nas folhosas o lenho composto de vrios tipos de clulas: fibras, vasos, clulas parenquimticas e raios. As conferas so compostas basicamente por fibras (traquedeos) e raios. Em comparao com as folhosas, as conferas apresentam geralmente uma estrutura celular mais simples. Podemos dizer que existem dois tipos de gua na madeira: 2.2.1 gua de capilaridade (gua livre)

    Localizada nos vasos, meatos, canais e lmem das clulas. Teoricamente este tipo de gua pode ser facilmente retirado. A gua passa de uma clula para outra at atingir a superfcie externa da madeira. 2.2.2 gua de adeso ou higroscpica (gua presa) Localizada no interior das paredes celulares. Este tipo de gua mantm-se unida s microfibrilas das paredes das clulas em estado de vapor. A retirada deste tipo de gua mais difcil e o processo geralmente mais lento sendo necessrio a utilizao de energia neste processo. 2.3 PONTO DE SATURAO DAS FIBRAS Quando toda a gua livre ou de capilaridade foi retirada da madeira remanescendo apenas a gua de adeso, diz-se que a madeira atingiu sua umidade de saturao do ar (USA) ou seu PSF. Normalmente o PSF situa-se numa faixa entre 22 e 30% de umidade, variando de espcie para espcie. O PSF importante pois a partir deste ponto que ocorrem as alteraes na estrutura da madeira, tais como: contraes que podem causar defeitos como empenos e rachaduras e conseqentemente alteraes na sua resistncia mecnica e fsica.

  • 2.4 TEOR DE UMIDADE DE EQUILBRIO (TUE) Em contrapartida, quando uma pea de madeira seca previamente a 0% de umidade, e exposta ao meio ambiente, esta tende a absorver a gua que est dispersa no ar em forma de vapor. Neste sentido a gua absorvida ir corresponder a gua higroscpica ou de adeso. Quando uma pea de madeira absorve gua do meio ambiente e atinge um teor de umidade final, valor este que est em funo da espcie e das condies do meio ambiente, diz-se que a madeira atingiu seu teor de umidade de equilbrio com o ambiente (TUE). 2.5 MOVIMENTO DA GUA NA MADEIRA Durante a secagem, o que ocorre normalmente com a gua presente no interior da madeira um movimento desta de zonas de alta umidade para zonas de baixa umidade, ou seja, a parte mais externa da madeira dever estar mais seca que o seu interior para que ocorra a secagem. A gua liberada para o ambiente atravs das fibras e o processo de secagem mais rpido quanto mais alta for a temperatura ambiente, menor for a umidade relativa do ar e maior for a velocidade deste mesmo ar que circula a madeira. Diminuindo a umidade na superfcie da madeira, dar-se- incio a uma movimentao da umidade do interior da madeira para sua parte externa. Desta forma comear a formar-se um gradiente de umidade, que significa entre outras palavras que a madeira ir apresentar diferentes graus de umidade desde a sua parte mais interna at a mais externa. A umidade move-se no interior da madeira sob a forma lquida ou de vapor e a sua velocidade de movimentao depende basicamente da temperatura interna e externa da madeira. A gua movimenta-se atravs de vrios tipos de passagens tais como: as cavidades das fibras e vasos, clulas radiais, pontuaes, aberturas e dutos de resina dentre outros. A umidade pode deslocar-se praticamente em qualquer direo, tanto lateral quanto longitudinalmente. Entretanto a sua difuso no sentido longitudinal de 10 a 15 vezes mais rpida que no sentido transversal, assim como a difuso no sentido radial mais rpida que no sentido tangencial. Ocorrendo uma secagem, na superfcie da madeira, abaixo do PSF sem que o mesmo acontea no seu interior podero acontecer rachaduras na superfcie e extremos desta pea de madeira. Quando a madeira est secando, diversas fora agem na movimentao da umidade no seu interior, tais como:

    - AO DA CAPILARIDADE: movimenta a gua livre atravs das cavidades das clulas e pequenas aberturas na parede celular;

    - DIFERENAS DA UMIDADE RELATIVA NO INTERIOR DA MADEIRA: estabelecem gradientes de umidade que movimentam o vapor de gua por difuso;

    - DIFERENAS NO TEOR DE UMIDADE: movimentam a gua presa ou de adeso atravs de pequenas passagens nas paredes celulares, tambm por difuso. 2.6. EXPRESSO PARA CLCULO DA UMIDADE DA MADEIRA 2.6.1. Presso de saturao Imaginemos um recipiente fechado parcialmente preenchido com gua. Com o auxlio de um aparelho para medir a presso de vapor de gua neste recipiente, poderamos verificar que a uma determinada temperatura constante, a presso de vapor de gua se

  • elevaria medida que a gua fosse evaporando, at que esta atingisse um ponto de equilbrio com o meio, alm do qual no haveria mais evaporao da gua, e sim a sua precipitao. A este ponto que corresponde a presso de saturao de vapor de gua quela temperatura. Neste ponto, o ar dentro deste recipiente est com uma umidade absoluta de saturao, no podendo comportar mais umidade, sendo que se mais gua evaporar, esta ser condensada nas paredes do recipiente, mantendo desta forma o equilbrio do meio. Entretanto, se a temperatura for elevada, a presso de vapor tambm aumentar at atingir novo equilbrio. 2.6.2. Umidade relativa do ar Por que a quantidade de vapor de gua existente no ar expressa em termos de umidade relativa ? Esta quantidade de vapor de gua poderia tambm ser chamada de umidade absoluta. Entretanto, se analisarmos que uma umidade absoluta de 160g/m3 (13,6g/kg) a uma temperatura de 20oC pode representar um ambiente bastante mido, podemos tambm afirmar que a 40oC este mesmo ambiente poder estar bastante ressecado. por isto que normalmente a umidade do ar expressa em termos de umidade relativa. A umidade relativa definida como sendo a relao percentual entre a presso parcial de vapor de gua (P) e a presso de saturao (Ps) uma mesma temperatura.

    UR = PsP x 100

    Exemplo: 1) A 24oC temos uma presso de saturao (Ps) de 2,24cmHg, uma umidade absoluta de saturao (Uas) de 21,8g/m3 (18,96g/kg) e uma presso parcial de vapor de gua (P) de 1,36cm/Hg. A uma umidade absoluta (Ua) de 13,6g/m3 (11,41g/kg), qual seria a umidade relativa (UR) neste ambiente ?

    UR = 24,236,1 x 100 UR = 60,7%

    ou

    UR = UasUa x 100

    8,216,13 x 100 UR = 61%

    2) Supondo um ambiente a 20oC de temperatura e 70% de umidade relativa, no qual teramos uma umidade absoluta (Ua) de 10,33g de vapor de gua para cada kg de ar seco. Nestas condies, cada kg de ar seco poderia conter um mximo de 14,75g de vapor de gua para cada kg de ar seco, correspondendo a sua umidade absoluta de saturao (Uas). Assim, cada kg de ar seco poderia receber no mximo 4,42g de vapor de gua. Porm, ao aumentarmos a temperatura deste ambiente para 40oC sua Uas passaria a ser de 49,11g/kg, significando dizer que cada kg de ar seco teria condies de receber um mximo de 38,78g de vapor de gua, o que representa um ambiente extremamente seco.

  • Tabela 01. Presso de saturao de vapor de gua e umidade absoluta de saturao a diferentes temperaturas (para uma presso baromtrica de 76,0 cmHg).

    Livro do Jankowsky pg 25 Tabela 02. Presso de saturao, umidade relativa do ar (UR) e umidade de equilbrio da madeira (UEM) em funo das temperaturas dos termmetros de bulbo seco e mido.

    Livro do MIC/STI pg 10 2.6.3. Teor de umidade A umidade da madeira calculada em funo da relao entre o seu peso mido (Pu) ou o peso de gua contida na madeira e o seu peso seco (Ps) em estufa a 1032oC at que este atinja um valor constante.

    TU = Ps

    Ps -Pu x 100 ou TU =

    1PsPu x 100

    2.6.4. Temperatura de bulbo seco e bulbo mido 2.7. MTODOS PARA DETERMINAO DA UMIDADE DA MADEIRA 2.7.1. Mtodo da secagem em estufa um dos mtodos mais precisos para determinao do teor de umidade da madeira, porm tambm aquele que requer um maior perodo de tempo. Utiliza a expresso anteriormente apresentada, alm de utilizar uma estufa dotada de circulao forada de ar e termostato para controle da temperatura entre 101 e 105oC, alm de uma balana com preciso de 0,1g. Este mtodo no recomendvel para determinao da umidade de madeiras que contenham materiais volteis. Neste caso deve-se usar o mtodo de Karl Fischer. Utiliza amostras de madeira de 2,5cm (direo da gr) retiradas pelo menos 30cm de distncia das extremidades da pea. Exemplo: Uma amostra de madeira medindo 20 x 2,5 x 2,5cm com um peso inicial de 185g, apresentou aps seca em estufa a 1032oC um peso constante de 133g. Pergunta-se qual seu teor de umidade ?

    TU = 133

    133 - 185 x 100 TU = 39,1% ou

    TU =

    1133185 x 100 TU = 39,01%

    2.7.2. Mtodo dos medidores eltricos So aparelhos de grande utilidade pois determinam a umidade imediata da madeira. Seu princpio est baseado na resistncia a passagem de corrente eltrica que varia inversamente com a umidade da madeira. So muito prticos e rpidos no sendo

  • necessrio cortar a madeira. Possuem agulhas que so introduzidas na madeira fornecendo a leitura analgica ou digital, dependendo do aparelho utilizado, atravs de um mostrador. So mais precisos dentro de uma faixa de umidade que varia entre 7 at 30%. 2.7.3. Mtodo de destilao O teor de umidade da madeira determinado volumetricamente, utilizando-se produtos qumicos especficos como xileno ou tolueno, que atuam como extratores por no se misturarem com a gua contida na madeira. So mais indicados para madeiras que contenham extrativos volteis. 2.7.4. Outros mtodos Alm dos mtodos anteriormente descritos, existem outros um pouco menos comuns, utilizados em situaes mais especficas. a) Mtodo de Titulao Karl Fischer. Este mtodo fundamenta-se na determinao iodomtrica da gua que removida da madeira por destilao. b) Mtodo Higromtrico A umidade da madeira determinada introduzindo-se um higrmetro em um orifcio previamente aberto na madeira. Sela-se este orifcio e aps a umidade da madeira entrar em equilbrio com o ar contido no seu interior, o teor de umidade da madeira obtido. c) Mtodo da Radiao Nuclear Utiliza um gerador de nutrons de alta velocidade, os quais so dirigidos para a madeira. Parte destes nutrons tem sua velocidade diminuda pelas molculas de hidrognio presentes nas molculas de gua, e a sua contagem efetuada atravs de um detector. Como o teor de umidade avaliado em funo do peso da madeira, a sua densidade deve ser medida, sendo efetuada atravs de radiao gama. Para isso, um feixe de raios gama dirigido para a madeira e a intensidade de radiao refletida atravs do material, que inversamente proporcional a sua densidade, medida por um detector. Os dados dos dois detectores combinados fornecem o teor de umidade da madeira.

  • 3a Aula 3. PROCESSO DE SECAGEM DA MADEIRA 3.1. CARACTERSTICAS GERAIS DO PROCESSO DE SECAGEM O mecanismo de secagem da madeira pode ser explicado a partir de dois pontos distintos, quais sejam: 1o) A evaporao da gua das camadas superficiais da madeira, que absorvida pela atmosfera; e 2o) A movimentao da gua das camadas internas da madeira para as camadas mais externas, at atingir a sua superfcie. Entretanto, estes dois fatores no ocorrem de um modo sincronizado e tambm no se encontram sob a influncia dos mesmos fatores. Desta forma pode-se dizer que a diferena entre a velocidade de evaporao da umidade superficial da madeira, e a velocidade de transfuso da umidade interna, ocasionam a maioria dos defeitos nas peas de madeira, como encanoamentos, empenamentos e outros. Assim, se a perda da umidade superficial for mais rpida que a transfuso interna da umidade, teremos uma secagem ineficaz, com o aparecimento de defeitos. Da a necessidade de limitarmos a velocidade de movimentao da umidade das camadas internas da madeira. Desta forma, ao efetuarmos a secagem de uma madeira que esteja com uma umidade: 1o) Acima do PSF, o movimento da gua livre seguir em geral as leis capilares, ou seja, quanto menor for o dimetro dos capilares, maior ser a fora de trao da coluna de gua nestes capilares. Podendo ento, surgirem defeitos durante a secagem. 2o) Abaixo do PSF a secagem considerada geralmente como sendo um processo de difuso, ou seja, a gua das camadas mais internas se difundem na forma de vapor preenchendo os espaos vazios deixados pela gua livre, at atingirem a superfcie da madeira por capilaridade. Estas duas situaes descritas so ilustradas na Figura X. EVAPORAO /////////////////////////////////////////// Movimento por Capilaridade ------------------------------------ ************************ Movimento por Difuso ----------------------------------- ///////////////////////////////////////// Movimento por Capilaridade EVAPORAO Figura X. Esquema representativo da movimentao da gua em uma pea de madeira durante a sua secagem. Desta forma, a secagem da madeira pode ser considerada como sendo um processo fsico constitudo, inseparadamente, de movimentos capilares e de difuso de vapor de gua.

  • 3.2. GRADIENTES DE SECAGEM Gradiente de secagem ou tambm chamado Decurso de secagem, o perodo de tempo que uma pea de madeira leva at atingir peso constante, ou seja, at ser considerada seca. 3.2.1. Para materiais porosos e no higroscpicos Para estes tipos de materiais, como por exemplo a cermica, argila ou gsso, o decurso de secagem depende unicamente do gradiente das temperaturas interna e externa do material a ser seco. A Figura X representa graficamente o decurso de secagem para materiais desta natureza.

    Velocidade | II_________I de | * Secagem | * | * | * | * |______________________________ Teor de Umidade (%) Figura X. Representao grfica do gradiente de secagem para materiais porosos e no higroscpicos. No ponto I, temos o incio da secagem, com o movimento capilar (secagem superficial), at a superfcie mais externa da madeira tornar-se seca atingindo o ponto II. Deste ponto em diante, a velocidade de secagem diminui progressivamente, pois a gua do interior da pea precisa atravessar camadas mais espessas, at atingir a superfcie externa. 3.2.2. Para materiais porosos e higroscpicos Para materiais desta natureza, como por exemplo a madeira, o decurso de secagem ocorre de maneira diferente, como representado na Figura X. Velocidade | I de | II * Secagem | III * A | * B | PSF | | C |_________________________________________ Teor de Umidade (%) A primeira etapa da secagem situa-se entre os pontos I at o II, representado pela Fase A. Nesta etapa, ocorre a evaporao da gua livre contida nos espaos intercelulares das camadas superficiais da madeira. A Segunda etapa ocorre entre os pontos II e III, representada pela Fase B. Nesta etapa, ocorre a evaporao da gua das camadas mais abaixo da superfcie da pea, onde os movimentos capilar e de difuso esto estreitamente ligados. Nesta fase nota-se a existncia de um certo fator de resistncia evaporao.

  • No final da segunda etapa, toda a gua livre ter sido liberada tendo, portanto, a madeira atingido o seu Ponto de Saturao das Fibras. Deste ponto em diante, h um aumento gradual do movimento de difuso, e uma conseqente diminuio do teor de umidade da pea. Com isto, a resistncia evaporao cresce, fazendo com que a velocidade de secagem torne-se cada vez mais baixa. 3.3. FATORES QUE INFLUENCIAM A VELOCIDADE DE SECAGEM DA MADEIRA A velocidade com que uma pea de madeira serrada seca, pode sofrer influncia de determinados fatores, tanto internos, relacionados a prpria madeira, como externos, relacionados s condies atmosfricas, sob as quais a pea de madeira estar sujeita. 3.3.1. Fatores internos

    Dentre estes fatores, podem ser destacados como principais, os seguintes: 1o) Espcie de madeira Algumas madeiras secam mais rapidamente que outras, em funo da sua estrutura anatmica. Algumas espcies possuem vasos e/ou traquedeos mais largos e abertos ou mais abundantes que outras espcies, favorecendo com isso, a circulao da umidade no seu interior e, consequentemente, a sua secagem. Madeiras de conferas, por exemplo, precisam, normalmente, de menos tempo para secar, do que madeiras de folhosas. A massa especfica da madeira serve como indicativo para a sua velocidade de secagem. Madeiras com maior massa especfica, levam mais tempo para secar e vice-versa. 2o) Tipo de madeira Peas com maior quantidade de alburno em geral secam mais rapidamente do que as com maior quantidade de cerne. Peas de madeira que possuam anis de crescimento mais largos e ricos em lenho primaveril, apresentam maior velocidade de secagem do que a mesma espcie com anis de crescimento finos e ricos em lenho juvenil. 3o) Teor de umidade inicial Uma determinada espcie de madeira poder apresentar diferentes velocidades de secagem ou diferentes tempos de secagem. Estas diferenas esto em funo do teor de umidade inicial das peas a serem secas. Uma pea com teor de umidade inicial baixo levar um menor tempo para secar em relao a outra com um teor de umidade inicial mais elevado. Desta forma, KOLLMANN & CT propem a seguinte equao para estimar o tempo de secagem da madeira, em funo do seu TUI juntamente com outros fatores.

    T = UfUiln

    k1 ou T = (1 onde: )ln Uf - ln Ui

    kT = tempo (h) k = coeficiente de secagem folhosas = 0,0265 conferas = 0,0477 Ui = teor de umidade inicial Uf = teor de umidade final ln = logartmo natural (neperiano) Assim sendo, pode-se dizer que quanto maior for a diferena entre a Ui e a Uf da madeira, maior ser a durao da sua secagem.

  • Exemplo: 1) Qual o tempo necessrio para secar tbuas de 25mm de espessura de uma confera com massa especfica igual a 0,45g/cm3 a 70% de umidade, em uma estufa 65oC de temperatura, at esta atingir um teor de umidade de 10%.

    T = ( 10ln - 70ln 0,0477

    1 ) T = 40,8 41 horas 4o) Espessura O tempo de secagem pode ser estimado em funo do quadrado da espessura da pea a secar. Para tanto, este tempo pode ser calculado em funo da seguinte expresso:

    t2 = t1 x 2

    1

    2

    ee

    onde:

    t2 = tempo estimado de secagem da tbua de e2 (horas ou dias) t1 = tempo conhecido de secagem da tbua de e1 (horas ou dias) e2 = espessura da tbua 2 e1 = espessura da tbua 1 Exemplo: 1) Sabendo-se que uma pea verde de 2,5cm de espessura de cedro levou 6 dias para secar at 10%. Quantos dias sero necessrios para secar outra pea de 7,5cm nas mesmas condies ?

    t2 = 6 x 2

    2,57,5

    t2 = 54 dias

    5o) Orientao do corte O fluxo ou movimentao da umidade no interior da madeira chega a ser de 10 a 15 vezes maior no sentido longitudinal do que no transversal. J no sentido transversal, esta movimentao chega a ser de 20 a 50% maior no sentido radial em relao ao sentido tangencial. 6o) Cerne e alburno Tanto para folhosas quanto para conferas, o alburno seca mais rpido que o cerne, apesar de possuir um teor de umidade mais elevado. Isto se deve a sua alta permeabilidade em relao ao cerne, tendo em vista tambm, que o cerne apresenta maior quantidade de extrativos que podem obstruir as aberturas das paredes celulares. 7o) Massa especfica Quanto maior a massa especfica, maior o tempo de secagem. 8o) Outros fatores A presena de fungos manchadores e/ou apodrecedores dificultam o movimento da gua no interior da madeira, pois o miclio destes fungos auxiliam o bloqueio da passagem da gua. Alm disso, a presena de resinas e outros extrativos, dificultam a movimentao de gua e com isso aumentam o tempo de secagem da madeira. 3.3.2. Fatores externos Os seguintes fatores podem estar relacionados com a velocidade de secagem da madeira:

  • 1o) Temperatura De maneira geral, quanto maior for a temperatura, maior ser a velocidade de secagem. Entretanto, neste ponto, deve ser observado dois aspectos fundamentais. O primeiro relacionado a remoo da gua livre, a qual no necessita de elevadas temperaturas, pois o seu efeito no influir sigificativamente sobre a taxa de secagem. O segundo aspecto diz respeito a retirada da gua de adeso (abaixo do PSF), a qual ser influenciada diretamente pela temperatura. A elevao da temperatura provocar uma alterao na umidade relativa do ar, acelerando o processo de difuso, responsvel direto pelo aumento da taxa de velocidade de secagem. Na Tabela X so apresentados alguns exemplos de temperaturas mximas obtidas atravs de ensaios prticos, para secagem de algumas espcies de madeiras brasileiras. Tabela X. Temperaturas mximas de secagem de algumas espcies de madeiras brasileiras obtidas atravs de ensaios prticos. 2o) Umidade relativa do ar A umidade relativa do ar a razo entre a quantidade de vapor de gua contido num determinado volume de ar, em relao a sua umidade de saturao. Em outras palavras, a quantidade de vapor de gua que um determinado volume de ar contm a uma determinada temperatura. Desta forma, pode-se dizer que quanto mais baixa for a URA, mais umidade este poder absorver da superfcie da madeira, favorecendo a velocidade de secagem. 3o) Circulao do ar Durante o processo de secagem, o ar seco que entra na estufa absorve a umidade da madeira. Caso este ar no circule, ele tender a entrar em equilbrio com a carga de madeira, e o processo de secagem estabilizara. Por tanto, a circulao do ar dentro da estufa muito importante pois a sada do ar mido, sendo substitudo pelo ar seco, dar seqncia ao processo de secagem, com uma distribuio homognea de calor por toda a pilha, transferindo energia para a superfcie da madeira.

  • 4a Aula 4. SECAGEM CONTROLADA DA MADEIRA A secagem da madeira pode ser feita de duas formas bsicas, quais sejam: 1a) sob condies naturais ou tambm chamada ao ar livre; e 2a) atravs de estufas ou secadores. Neste captulo ser abordado apenas a secagem em estufas, ou tambm conhecidas como secadores industriais, as quais operam, em geral, a temperaturas inferiores a 100oC. 4.1. VANTAGENS EM RELAO A SECAGEM NATURAL As principais vantagens da secagem em estufa em relao a secagem natural so: 1a) Reduo do perodo de tempo de secagem, possibilitando em ltima anlise, um maior giro de capital; 2a) Maior controle sobre os defeitos de secagem; 3a) Possibilidade de eliminar ataques de fungos e insetos; 4a) Reduo da umidade da madeira a teores pr-determinados, em qualquer poca do ano; e 5a) Dispensar a utilizao de grandes ptios necessrios para secagem natural de grandes volumes de madeira. 4.2. VARIVEIS DIRETAMENTE RELACIONADAS COM O PROCESSO DE SECAGEM ARTIFICIAL De um modo geral, uma estufa de secagem de madeira, deve possibilitar uma circulao mais rpida do ar no seu interior, temperaturas maiores que as do ambiente externo e uma variao controlada da umidade relativa no seu interior. Desta forma, durante uma secagem em secadores, esses trs fatores devem ser controlados de maneira rigorosa, a fim de permitir uma secagem adequada da madeira. 4.2.1. Circulao do ar As finalidades bsicas da circulao do ar no interior de uma estufa so: 1a) Transferncia de calor do sistema de aquecimento para o compartimento de secagem; 2a) Distribuio de calor de maneira uniforme sobre todo este compartimento; 3a) Misturar e condicionar o ar (UR e Temperatura) antes da sua passagem pela pilha de madeira; e 4a) Remover a gua da superfcie da madeira. Alm disso, a circulao do ar pode ser feita de duas formas, quais sejam: 1a) Circulao natural, a qual fundamenta-se no princpio de que o ar quente sobe e o ar frio desce. Desta forma, uma correta localizao e controle das aberturas para entrada de ar seco e frio, bem como do ar quente e mido, podem proporcionar uma adequada circulao do ar, o qual pode atingir uma velocidade de at 9m/min. (0,15m/s). 2a) Circulao forada, a qual pode ser obtida atravs de circuladores de ar acionados eletricamente, podendo atingir uma velocidade variando entre 21 at 120m/min. (0,35 at 2m/s). Sendo que velocidade ao redor de 2m/s apresenta-se como mais econmica e eficiente. Velocidades superiores e esta podem ser usadas, porm so mais indicadas para umidades iniciais elevadas.

  • De um modo geral, quanto mais espessa for a pea de madeira, maior dever ser a umidade relativa inicial e mais baixa a temperatura utilizada, sendo menos vantajoso, do ponto de vista econmico, o aumento da velocidade do ar. 4.2.2. Temperatura (Sistema de aquecimento) Por temperatura, deve-se entender a temperatura do ar, a qual sendo maior que a da madeira, permitir que acontea a transferncia da energia para as peas, favorecendo desta forma, a difuso e capilaridade e consequentemente, a evaporao da gua. O aumento da temperatura influi na URA, ocasionando uma elevao da presso de saturao do vapor de gua. Desta forma, o ar poder absorver mais vapor de gua extrado da superfcie da madeira. O sistema de aquecimento de uma secadora pode ser feito a vapor, um dos mais utilizados, e a leo trmico. Em uma secagem artificial podem ser distinguidos dois tipos bsicos de temperatura: a) Temperatura de bulbo seco, que fornece a temperatura do ar no interior do secador; e b) Temperatura de bulbo mido, que possibilita calcular a umidade relativa do ar no interior do secador e a umidade de equilbrio da madeira. 4.2.3. Umidade relativa do ar (Sistema de fornecimento de vapor) A umidade relativa do ar est relacionada a dois fatores, quais sejam: a) A capacidade do ar em receber maior ou menor quantidade de vapor de gua; e b) A remoo da gua das camadas superficiais da madeira. O controle da umidade relativa do ar dentro de um secador, pode ser feito atravs de quatro diferentes maneiras, quais sejam: a) Atravs do sistema de aquecimento; b) Atravs do fornecimento de vapor; c) Atravs da admisso de ar seco e frio do ambiente externo; e d) Atravs da eliminao do ar mido e quente do interior do secador. O sistema de fornecimento de vapor consiste basicamente de uma caldeira ou gerador, cuja produo de vapor controlada atravs de um termostato de bulbo mido, semelhante ao de uma sauna. Desta forma, de acordo com a umidade relativa, ou do programa de secagem de um modo geral, uma maior ou menor quantidade de vapor de gua admitido no interior da cmara de secagem. 4.3. TIPOS DE SECADORES De uma forma geral, as estufas podem ser classificadas quanto a sua forma de carregamento e quanto a circulao do ar no seu interior.

    Quanto ao seu carregamento as estufas podem ser classificadas como cmaras progressivas ou de tnel e cmaras descontnuas ou de compartimento. J quanto a circulao do ar elas podem ser classificadas como cmaras de circulao de ar natural e cmaras de circulao forada.

  • 5a Aula 5. PREPARAO DA CARGA NA SECADORA de fundamental importncia para que se possa obter um bom desempenho da secagem. Obedecendo-se os critrios bsicos, pode-se conseguir ao final da secagem, madeira sem empenamentos, com menores tenses de secagem, mais uniformes e possivelmente um processo de secagem mais rpida. 5.1. SELEO E ENTABICAMENTO A seleo das peas de madeira simplifica a operao de entabicamento, bem como, auxilia na obteno de peas com similaridade em caractersticas de secagem. A seleo pode ser feita de vrias formas, sendo as principais descritas a seguir: 5.1.1. Seleo por espcie Na medida do possvel, o carregamento deve ser composto por uma s espcie de madeira, ou por espcies que apresentem caractersticas semelhantes. 5.1.2. Seleo por teor de umidade No recomendvel misturar num mesmo carregamento, peas parcialmente secas ao ar com peas consideradas verdes. As peas verdes requerem condies mais suaves de secagem inicial e tambm um tempo mais longo, em comparao com aquelas parcialmente secas. 5.1.3. Seleo por cerne e alburno Normalmente, o cerne e o alburno apresentam diferentes teores de umidade. O alburno seca mais rapidamente que o cerne. Portanto, vantajoso, sempre que possvel, separar peas de cerne e de alburno, principalmente, quando est se processando grandes volumes de madeira. 5.1.4. Seleo por espessura Esta prtica simplifica o entabicamento e, consequentemente, a secagem pois reduz o empenamento das peas e dos tabiques. A falta de contato entre a tbua e o tabique, pode provocar empenos, como por exemplo, encanoamentos e tores, resultando em uma desuniformidade do fluxo de ar atravs da pilha de madeira. 5.1.5. Seleo por comprimento Pilhas formadas com peas de diferentes comprimentos, podem dar origem a tbuas empenadas no final da secagem. Ao contrrio, tbuas com o mesmo comprimento, bem apoiadas e alinhadas, facilitam a secagem, bem como, proporcionam uma maior estabilidade pilha de madeira. O uso de tabiques ou separadores, podem reduzir sensivelmente os empenamentos, assegurando uma secagem mais rpida e uniformes. Na Tabela X so apresentadas dimenses e distncias entre separadores, em funo da espessura das peas e da espcie de madeira que formar a pilha a secar.

  • Tabela X. Dimenses e distncias entre separadores, relacionados com a espessura das peas e a espcie de madeira que compem a carga a secar.

    Dimenses dos tabiques (mm) Distncia entre tabiques (cm) Espessura da pea (mm) Espessura Largura Conferas Folhosas < que 30 30 a 60

    > que 60

    20 a 25 25 a 35 30 a 40

    20 a 40 25 a 50 40 a 80

    40 a 80 60 a 100 80 a 120

    30 a 50 40 a 60 50 a 80

    5.2. AMOSTRAS CONTROLADORAS So amostras de madeira previamente selecionadas, que serviro como representativas da carga secar. Estas amostras so colocadas em locais adequados na pilha, de tal forma, que possam ser removidas, periodicamente, para serem pesadas, avaliadas e ensaiadas. Esta prtica, apresenta uma desvantagem que a de perder este material que ir ser analisado. Em compensao, ele pode apresentar inmeras vantagens, tais como:

    a) Reduzir os defeitos de secagem; b) Obter um melhor controle do teor de umidade final desejado para a carga de madeira; c) Reduzir o tempo de secagem da carga de madeira; d) Melhorar a qualidade do material; e) Desenvolver programas de secagem em funo do tempo; f) Localizar possveis focos de problemas que podem afetar o bom desempenho da estufa; g) Reduzir o custo de secagem; e h) Obter um material mais uniforme e isento de tenses internas.

    5.2.1. Nmero de amostras Depende, principalmente, das condies e caractersticas de secagem, eficincia da estufa, uso final da madeira e nvel de qualidade requerido. Entretanto, devido existncia de muitas variveis envolvidas neste processo, o nmero de amostras tambm poder ser determinado em funo da experincia do operador da estufa. Porm, como regra geral, este valor poder ser estimado atravs do volume de madeira a secar, sendo recomendado, de acordo com RASMUSSEN (1968), no mnimo 4 amostras para carregamentos de at 47m3; e de 10 a 12 amostras para carregamentos acima de 236m3. 5.2.2. Seleo das amostras As amostras selecionadas para serem analisadas devero ser preferencialmente aquelas contendo pores mais pesadas (maior massa especfica), midas, grossas e tambm, comparativamente, maior porcentagem de cerne. Para lotes de madeiras heterogneas, recomendado a retirada de uma amostra de cada espcie selecionada, a fim de assegurar-se uma boa representatividade do grupo. Alm disso, devem ser descartadas aquelas que apresentarem ns, medula e pores degradadas, exceto quando o material for de muito baixa qualidade. Entretanto, as sees que forem retiradas dessas amostras, devero ser, preferencialmente, de madeira s e isentas de casca.

  • 5.2.3. Estimativa do Teor de Umidade Final e Tenses Internas Concludo o perodo de secagem, o teor de umidade final e as tenses internas da carga, seca ao nvel de teor de umidade preconizado no incio da secagem, so determinados. Para tanto, so selecionadas trs sees das amostras controladoras, de aproximadamente 10cm de comprimento, retiradas 30cm das extremidades. Uma amostra servir para determinar o teor de umidade mdio da carga, determinado atravs da expresso:

    TU = Ps

    Ps -Pu x 100 onde:

    TU = teor de umidade (%) Pu = peso mido (g) Ps = peso seco (g) Outra amostra ser utilizada para determinar a distribuio do teor de umidade na pea de madeira como um todo, para tanto, separam-se amostras pequenas do centro e da periferia da tbua. Estas pequenas amostras so pesadas separadamente, secas novamente em estufa e determinado seu teor de umidade. A terceira seo ser utilizada para os ensaios de tenses internas, conforme ilustrado nas Figuras X1 e X2. 5.2.4. Registros de dados de secagem Embora possam variar dependendo da situao em que a madeira for submetida a secagem, em geral, os dados a serem registrados, so os seguintes: espcie de madeira, classe, procedncia, data de corte, teores de umidade, espessura, data de incio da secagem, defeitos observados, mtodo e durao da estocagem antes e depois da secagem em estufa e data da expedio da carga de madeira seca. 5.3. PREPARAO DE AMOSTRAS CONTROLADORAS DE UMIDADE E SUA DETERMINAO AO LONGO DA SECAGEM O mtodo consiste em efetuar pesagens constantes, a partir de amostras de madeira previamente selecionadas, ao longo do perodo de secagem. Para tanto, devem ser seguidas as etapas a seguir apresentadas,: 1a) Pea inteira ____________________ [___________________] 2,0m 2a) Desprezar as extremidades da pea ____ __________________ ____ [____] [_________________] [____] 1,0m 50cm 3a) Selecionar amostras para determinao do teor de umidade em estufa a 1032oC. _____ _______________ _____ [_1__] [______________] [_2__] 90cm 5cm

  • 4a) Determinar o teor de umidade das amostras 1 e 2 atravs da expresso:

    TU = Ps

    Ps -Pu x 100

    5a) Calcular a mdia do teor de umidade entre as duas amostras 1 e 2

    TUmdio = 2

    TU2 +TU1 6a) Determinar a massa da amostra A _______________ [______A_______] MA = X gramas 90cm 7a) Admitir que o TU mdio o teor de umidade da amostra A ________________ [______A________] TUmdio = X% MA = Xgramas 8a) Calcular a massa da amostra A para um teor de umidade a 0% (massa seca) atravs da expresso:

    Mf =

    100TUm 1+Mi onde:

    Mf = massa final (g) Mi = massa inicial (g) Tum = teor de umidade mdio (%) 9a) Determinar o teor de umidade da amostra a qualquer momento, atravs da seguinte expresso:

    Ut =

    1Mf Mt x 100 onde:

    Ut = TU da amostra a qualquer momento (%) Mt = massa da amostra a qualquer momento (g) 5.3.1. Exemplo prtico Pinus elliottii espessura = 25mm; comprimento = 2m; largura = 10cm As etapas 1, 2 e 3 so as mesmas descritas no item 5.3. 4a) Amostra 1: massa mida = 42g; massa seca = 16g

    TU1 = 16

    16 - 42 x 100 TU1 = 162,5%

    Amostra 2: massa mida = 45g; massa seca = 17g

    TU2 = 17

    17 - 45 x 100 TU2 = 164,7%

  • 5a) Teor de umidade mdio entre as amostras 1 e 2

    TUmdio = 2

    164,7 +162,5 TUmdio = 163,6% 6a) Massa da amostra A MA = 405g TUmdio = 163,6% 7a) Massa final da amostra A a 0% de teor de umidade

    Mf =

    100163,6 1+405 Mf = 153,6g

    8a) Supondo que aps 2 dias de secagem a massa (M) da amostra A seja de 300g, qual ser o seu teor de umidade ?

    U2 dias =

    1153,6300 x 100 U2 dias = 95,3%

    9a) Supondo que aps uma semana de secagem a massa (M) da amostra A seja de 170g, qual ser o seu teor de umidade ?

    U1 semana =

    1153,6170 x 100 U1 semana = 11%

  • 6a Aula 6. PROGRAMAS DE SECAGEM Consistem basicamente de uma seqncia previamente estudada de temperatura e umidade relativa, as quais visam a reduo, mais rpida possvel, da umidade da madeira at um teor pr determinado, com o menor nmero de defeitos possveis. O teor de umidade da madeira e o perodo de tempo decorrido desde o incio da secagem, so os parmetros que regulam a passagem de uma etapa para outra. 6.1. TIPOS DE PROGRAMAS DE SECAGEM Basicamente existem trs tipos de programas de secagem, a saber: a) umidade temperatura; b) tempo temperatura e c) baseados no gradiente de secagem. 6.2. CARACTERSTICAS GERAIS DOS PROGRAMAS 6.2.1. Umidade Temperatura Os parmetros adequados de temperatura e umidade relativa a serem utilizados num programa de secagem so determinados em funo da fase de secagem na qual a madeira se encontra. Sabe-se, por exemplo, que altas temperaturas e baixas umidade relativas proporcionam uma rpida reduo da umidade da madeira, entretanto, estes parmetros tambm podem significar srios problemas de secagem. Desta forma, durante um programa de secagem, trs etapas distintas so reconhecidas: 1a Etapa: Fase de Aquecimento Inicial Nesta fase o processo de secagem ainda no foi propriamente iniciado. Aquece-se o ar no interior da estufa at a temperatura de bulbo seco desejada. Normalmente utilizam-se umidades relativas elevadas acima de 85%. Tambm nesta fase procura-se equilibrar a temperatura a temperatura entre o ar e a madeira. Aps atingir a temperatura de bulbo seco desejada no interior da estufa, inicia-se a fase de aquecimento da madeira. A durao desta fase est em funo da espessura da pea. HILDEBRAND (1970) sugere uma hora de aquecimento para cada centmetro de espessura da pea de madeira a secar. A diferena higromtrica (tS tU), tanto para o aquecimento do ar , quanto para o da madeira, no deve ser superior a 2oC, principalmente para madeiras susceptveis a defeitos. 2a Etapa: Fase de Secagem Propriamente Dita Nesta fase inicia-se o processo de remoo da umidade da madeira. Utilizando-se baixas temperaturas em torno de 40o a 60oC, remove-se inicialmente a gua livre ou capilar. Umidades elevadas devem ser utilizadas para se evitar possveis colapsos ou rachaduras. Umidades acima de 85% so indicadas para espcies de difcil secagem, podendo a mesma ser reduzida a medida que a madeira vai perdendo sua umidade. RASMUNSSEM (1968) aconselha iniciar a reduo da umidade relativa aps a madeira ter perdido, pelo menos, um tero da sua umidade inicial. A temperatura inicial do termmetro de bulbo seco (tS) deve ser mantida at que toda a gua livre tenha sido removida, sendo que os valores mximos para a temperatura variam de acordo com a espessura da madeira. Quanto maior a espessura, menor a temperatura. Nesta fase, apesar das baixas temperaturas e altas umidades relativas, o processo de remoo da gua livre ocorre de forma relativamente rpida. Para a retirada da gua de adeso ou higroscpica, utilizam-se temperaturas mais elevadas e umidades relativas mais baixas de forma simultnea. A temperatura poder ser

  • elevada de forma mais rgida, quando o centro das peas atingir um teor de umidade de aproximadamente 30%. Para madeiras de folhosas que no sero usadas em situaes que exijam sua resistncia mxima, como por exemplo para escadas, cabos de armas de fogo, raquetes de tnis, avies, etc., as temperaturas podem variar entre 81oC at 92oC. Fora dessas situaes, deve-se dar preferncia a temperaturas mais baixas. O perodo de tempo necessrio para a remoo da gua higroscpica pode variar em funo de fatores tais como: massa especfica da espcie, espessura da pea, temperatura e do gradiente de umidade dentre outras. 3a Etapa: Fase de Igualao (equalizao) e Acondicionamento Dependendo do material e do processo de secagem, esta etapa poder ser dispensada. A equalizao visa reduzir a variao de umidade que existe entre as peas de madeira da carga, tendo em vista que, ao final da secagem, nem todas as peas encontram-se com o mesmo teor de umidade. Quando o resultado final da secagem for considerado bom, ainda assim, existir uma variao em torno de 2% entre uma pea e outra. A dificuldade em se obter uma equalizao aumenta com o teor de umidade final desejado. O acondicionamento objetiva, principalmente, a eliminao das tenses internas, decorrentes da remoo da gua da madeira. Peas de madeira que forem desdobradas novamente aps a secagem, devem receber este tratamento, o qual consiste, basicamente, em elevar de forma significativa a umidade relativa das peas de forma a umedecer as camadas superficiais das peas e desta forma, suavizar o gradiente de secagem estabelecido durante o processo de secagem. 6.2.2. Programa de Tempo Temperatura So programas fundamentados basicamente no perodo de tempo no qual a carga de madeira dever permanecer sob determinadas condies de temperatura e umidade relativa. So mais utilizados para conferas ou madeiras com uma estrutura anatmica mais uniforme. Programas desta natureza, tornam necessrias constantes determinaes do teor de umidade da madeira. A elaborao destes programas tem sido, tradicionalmente, um processo de sucessivas tentativas e erros. 6.2.3. Programas Fundamentados no Gradiente de Secagem O gradiente de secagem ou tambm chamado de potencial de secagem, a relao existente entre o teor de umidade mdio da madeira e o teor de umidade de equilbrio correspondente s condies do secador, em um determinado momento. O gradiente de secagem pode ser calculado atravs da seguinte expresso:

    GS = TUETUm onde:

    GS = Gradiente de secagem TUm = Teor de umidade mdio da madeira (%) TUE = Teor de umidade de equilbrio da madeira (%)

  • Exemplo: 1) Uma carga de madeira em secagem apresenta um teor de umidade mdio igual a 20%, em uma estufa cuja temperatura de bulbo seco de 60oC e de bulbo mido de 44oC, correspondendo a um teor de umidade de equilbrio de 6%. Qual ser o gradiente de secagem desta carga de madeira?

    GS = 620 GS = 3,3

    Segundo KOLLMANN e CT (1968) o gradiente de secagem varia de espcie para espcie, com valores variando entre 1,6 at 3,5 como segue:

    1,6 1,8 2,0 2,5 3,0 3,5 Exemplos de gradientes de secagem de algumas espcies: Carvalho e Eucalipto: 1,6 a 1,8 Pinus: 3,0 a 3,5 Araucria: 2,0 Exemplo: 1) Com a Araucria apresentando um gradiente de secagem igual a 2,0 e um teor de umidade mdio de 20%, qual ser seu teor de umidade de equilbrio?

    GS = TUETUm TUE =

    GSTUm

    TUE = 220 TUE = 10% (tS tU)

    6.3. ESCOLHA DO PROGRAMA Quando no houver um programa definido para uma determinada espcie deve-se, primeiramente, estudar em detalhe as caractersticas da espcies a secar, bem como, a finalidade para a qual ela se destina. Assim, dentre outras caractersticas que devem ser analisadas, previamente, salienta-se as seguintes: - Massa especfica; - Coeficiente de difuso; - Provveis defeitos de secagem; - Resistncia compresso perpendicular s fibras e; - Instabilidade dimensional. Alm destas caractersticas, devem ser consideradas tambm, a espessura e o nmero de peas a secar. De posse desses dados e atravs da comparao destes com os de uma outra espcie cujo programa j foi estudado e definido, pode-se determinar um programa que seja mais adequado para esta espcie. Quando, dentre uma carga de madeira a secar, tivermos espcies com caractersticas diferentes das acima relacionadas, a melhor atitude a ser tomada ser a de escolher um programa de secagem mais suave, que corresponda espcie de madeira que apresente maior dificuldade de secagem.

  • 6.4. PROGRAMAS DE SECAGEM PARA MADEIRAS BRASILEIRAS No incio dos estudos de programas de secagem para madeiras brasileiras, grande parte dos programas foram estudados e definidos no exterior por pesquisadores estrangeiros. Na Tabela 01 apresentado um exemplo de um programa de secagem para a espcie Imbuia (Phoebe porosa), de acordo com uma seqncia previamente estudada de temperaturas (T3) e de diferenas higromtricas (D1), representando as diferenas entre as temperaturas de bulbo seco (tS) e bulbo mido (tU). Na Tabela 02 so apresentadas algumas seqncias de temperaturas para secagem de conferas, de acordo com o teor de umidade da madeira no incio de cada etapa, a serem utilizados na elaborao de programas de secagem, como o apresentado na Tabela 01. Nas Tabelas 03 e 04 so apresentadas algumas seqncias de diferenas higromtricas (tS tU) para folhosas e conferas, respectivamente, a serem utilizadas na elaborao de programas de secagem, como o apresentado na Tabela 01. TABELA 01. Programa T3-D1 para madeira de Imbuia com 50mm de espessura.

    Temperatura (oC) Umidade da Madeira (%) Fases de Secagem TS TU Diferena UR Acima de 50

    50 40 35 30 25 20 15

    Aquecimento Inicial

    Secagem Propriamente Dita

    Uniformizao e Condicionamento

    43,0 43,0 43,0 43,0 49,0 54,0 60,0 71,0

    41,5 41,0 40,0 37,5 35,0 26,5 32,0 43,0

    1,5 2,0 3,0 5,5 14,0 27,5 28,0 28,0

    91,0 89,0 83,0 73,0 35,0 9,0 4,0 4,0

    Nas Tabelas 05 e 06 so apresentadas algumas seqncias de temperaturas e

    depresses de bulbo seco e mido, respectivamente, para secagem de madeiras em estufas convencionais. TABELA 02. Seqncias gerais de temperaturas para conferas e folhosas, a serem utilizadas na elaborao de programas de secagem sugeridos na Tabela 07.

    Temperatura do Termmetro de Bulbo Seco (oC)

    Teor de umidade da madeira no incio da etapa

    (%) T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 Acima de 30

    30 25 20 15

    38,0 40,5 40,5 46,0 49,0

    38,0 43,5 49,0 54,5 65,5

    43,5 49,0 54,5 60,0 71,0

    43,5 49,0 54,5 60,0 82,0

    49,0 54,5 60,0 65,5 71,0

    49,0 54,5 60,0 65,5 82,0

    54,5 60,0 65,5 71,0 71,0

    54,5 60,0 65,5 71,0 82,0

    60,0 65,5 71,0 71,0 71,0

    60,0 65,5 71,0 76,5 82,0

    60,0 71,0 71,0 76,5 82,0

    Fonte RASMUSSEN (1968)

  • TABELA 03. Seqncias de diferenas higromtricas (tS tU) para folhosas, a serem utilizadas na elaborao de programas de secagem.

    Classes de Teor de Umidade da Madeira (%) Diferenas Higromtricas (

    oC)

    A B C D 1 2 3 4 5 6 Acima de 30

    30 25 20 15 10

    Acima de 35

    35 30 25 20 15

    Acima de 40

    40 35 30 25 20

    Acima de 50

    50 40 35 30 25

    1,5 2,0 3,5 5,5 14,0 28,0

    2,0 2,5 4,5 8,0 16,5 28,0

    2,5 4,0 6,0 10,5 19,5 28,0

    4,0 5,5 8,5 14,0 22,0 28,0

    5,5 8,0 11,0 19,5 28,0 28,0

    8,5 11,0 16,5 28,0 28,0 28,0

    Fonte RASMUSSEN (1968) TABELA 04. Seqncias de diferenas higromtricas (tS tU) para conferas, a serem utilizadas na elaborao de programas de secagem.

    Classes de Teor de Umidade da Madeira (%) Diferenas Higromtricas (

    oC)

    A B C D 1 2 3 4 5 6 Acima de 30

    30 25 20 - - -

    15

    Acima de 35

    35 30 25 20 - -

    15

    Acima de 40

    40 35 30 25 20 -

    15

    Acima de 50

    50 40 35 30 25 20 15

    1,5 2,0 3,5 5,5 8,5 11,0 14,0 28,0

    2,0 2,5 4,5 8,0 11,0 14,0 16,5 28,0

    2,5 4,0 6,0 8,5 11,0 14,0 16,5 28,0

    4,0 5,5 8,5 11,0 14,0 16,5 19,5 28,0

    5,5 8,0 11,0 14,0 16,5 19,5 19,5 28,0

    8,5 11,0 14,0 16,5 19,5 19,5 19,5 28,0

    Fonte RASMUSSEN (1968) TABELA 05. Seqncias de temperaturas para secagem de madeiras em estufas convencionais.

    Temperatura de Bulbo Seco (oC) Etapa T.U. (%) T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 T13 T14

    1 2 3 4 5

    > 30 30 25 20 15

    38 40 40 46 49

    38 43 49 54 66

    43 49 54 60 71

    43 49 54 60 82

    49 54 60 66 71

    49 54 60 66 82

    54 60 66 71 71

    54 69 66 71 82

    60 66 71 71 71

    60 66 71 77 82

    66 71 71 77 82

    71 77 77 82 82

    77 82 82 88 88

    82 88 88 93 93

  • TABELA 06. Seqncias de depresses de bulbo mido para secagem de madeiras em estufas convencionais.

    T.U. no Incio de cada Etapa (%) Depresso de Bulbo mido (oC) Etapa A B C D E F 1 2 3 4 5 6

    1 2 3 4 5 6

    > 30 30 25 20 15 10

    > 35 35 30 25 20 15

    > 40 40 35 30 25 20

    > 50 50 40 35 30 25

    > 60 60 50 40 35 30

    > 70 70 60 50 40 35

    1,7 2,2 3,3 5,6 13,9 27,8

    2,2 2,8 4,4 7,8 16,7 27,8

    2,8 3,9 6,1 10,6 19,4 27,8

    3,9 5,6 8,3 13,9 22,2 27,8

    5,6 7,8 11,1 19,4 27,8 27,8

    8,3 11,1 16,1 27,8 27,8 27,8

    A Tabela 07 apresenta alguns programas de secagem para madeiras brasileiras de acordo com as seqncias apresentadas nas Tabelas 02, 03, 04, 05 e 06. TABELA 07. Programas de secagem de madeiras brasileiras.

    Espessura das Peas (cm) Nome Cientfico Nome Comum 2,5 a 3,8 5,0

    Araucaria angustifolia Carapa guianensis

    Cariniana sp. Cedrela fissilis

    Eucalyptus maculata Eucalyptus saligna

    Grevillea Paratecoma peroba

    Phoebe porosa Pinus caribaea Pinus oocarpa

    Swietenia macrophylla Tectona grandis

    Vochysia sp.

    Pinheiro do Paran Andiroba Jequitib

    Cedro Eucalyptus maculata Eucalyptus saligna

    Grevilea Peroba Imbuia

    Pinus caribaea Pinus oocarpa

    Mgno Teca

    Quaruba

    T3-D2 T3-C2 T3-D2

    T10-D4S T3-C2 T3-C2 T3-C2 T3-D2 T6-D2

    T10-D4S T10-D4S

    T6-D4 T10-D4S

    T2-D4

    T3-D1 T3-C1 T3-D1

    T8-D3S T3-C1 T3-C1 T3-C1 T3-D1 T3-D1

    T8-D3S T8-D3S T3-D3

    T8-D3S T2-D3

    S: Indica que a tabela de conferas deve ser usada para as diferenas higromtricas. Fonte: British Forest Products Laboratory (1959). A Tabela 08 apresenta os programas de secagem utilizados pelo Laboratrio de Produtos Florestais (LPF/IBAMA) para o estudo de madeiras brasileiras.

  • TABELA 08. Programas de secagem utilizados pelo LPF/IBAMA para estudo de madeiras brasileiras.

    PROGRAMA A FORTE T.U. (%)

    Temperatura (oC) Grupo

    U.E. (%) Potencial

    Saturada at 30 30 25 25 20 20 15 15 10

    Acondicion.

    70 70 80 80 80 80

    02 02 01 01 01 -

    10 6,9 5,6 4,4 3,1 14

    - 04 04 04 04 -

    PROGRAMA B MDIO Saturada at 30

    30 25 25 20 20 15 15 10

    Acondicion.

    60 60 70 70 70 70

    03 03 03 02 03 -

    13,3 9,2 7,5 5,8 4,2 14

    - 03 03 03 03 -

    PROGRAMA C SUAVE Saturada at 30

    30 25 25 20 20 15 15 10

    Acondicion.

    50 50 60 60 60 60

    06 06 05 05 05 -

    16,3 13,8 11,3 8,8 6,3 14

    - 02 02 02 02 -

  • 9a. Aula 9 ARMAZENAMENTO DA MADEIRA

    Esta uma das principais etapas do processamento da madeira. Desde o seu abate at o uso final, a madeira passa por vrias etapas de armazenamento. Durante este perodo, as peas de madeira, sejam elas verdes ou secas, devem receber um cuidado todo especial. O principal deles o controle do teor de umidade. Mudanas bruscas no TU podem ocasionar srias perdas originadas de possveis defeitos ou ainda pelo ataque de microrganismos xilfagos (fungos e insetos).

    Exemplo: variao rpida e desigual do TU pode ocasionar rachaduras e empenos. se o TU ultrapassar os 22% a madeira estar sujeita a deteriorao.

    9.1 Tcnicas para Armazenagem de Madeiras

    A madeira quando armazenada deve receber alguns cuidados especiais, estando ela verde ou seca, bruta ou beneficiada ou ainda empilhada adequadamente ou no.

    Os principais cuidados que se deve Ter com a madeira armazenar so basicamente dois, quais sejam:

    1) Proteg-la contra a ao das intempries. Existem situaes em que a madeira empilhada sem tabiques ou

    separadores. Nestas situaes a gua da chuva fica armazenada nos pequenos espaos entre as tbuas, favorecendo o aparecimento de fungos manchadores ou emboloradores.

    2) Proteg-la contra a ao dos organismos xilfagos. Neste caso, independentemente da dimenso e forma da madeira

    ou ainda da maneira como ela foi armazenada, deve-se, na medida do possvel, efetuar um tratamento qumico temporrio para poder proteg-la contra a ao destes microrganismos.

    9.2 Tipos de Armazenagem de Madeira Serrada

    A escolha do tipo adequado de armazenagem vai depender dentre outros fatores, do teor de umidade final desejado; das condies climticas locais e das condies financeiras para investimento da empresa.

    Na prtica existem vrios tipos de armazenagem de madeira serrada, porm os principais so a armazenagem ao ar livre e a armazenagem em galpes.

    Para a armazenagem em galpes existem dois tipos de estruturas, os galpes abertos e os fechados, sendo que estes ltimos podem apresentar ainda as seguintes caractersticas: sem aquecimento, com aquecimento e com ar condicionado.

    9.3 Armazenagem ao Ar Livre Nesta prtica de armazenagem da madeira, deve-se ter o cuidado de escolher

    um local bem drenado, ventilado, livre de vegetao ou detritos que possam restringir a movimentao do ar principalmente ao nvel do solo e tambm locais que no apresentem riscos de incndios. As pilhas de madeira devem ser colocadas sobre suportes a uma distncia mnima de 40 a 50 cm do solo.

  • Preferencialmente, a madeira seca quando for armazenada ao ar livre deve apresentar um teor de umidade igual ou superior umidade de equilbrio do local ( Temperatura x UR do local).

    Se a madeira seca a ser armazenada tiver um TU abaixo da UE local, esta tender a absorver umidade. Esta absoro ser tanto maior quanto maior for a diferena entre o TU da madeira e a UE local.

    Quando o TU da madeira for menor que 20%, deve-se dar preferncia ao empilhamento sem tabiques, tendo-se sempre o cuidado de proteger bem a pilha contra a chuva. O acumulo de gua pode proporcionar o aparecimento de fungos, por isso, o uso de lonas plsticas ou outro material impermevel recomendado.

    Quando o TU da madeira for maior que 20% recomendado o empilhamento com tabiques ou separadores, conforme visto na secagem ao ar livre.

    Para madeiras secas em estufas com TU acima de 20% recomendado um empilhamento sem tabiques, tambm conhecido como pilhas slidas, pois a tendncia da madeira absorver umidade, principalmente, nos dias frios e nos perodos midos. Entretanto, no deve se esquecer de proteger bem as pilhas contra a gua da chuva, usando-se lonas plsticas ou outros tipos de plsticos.

    9.4 Armazenagem em Galpes A estocagem em galpes promove uma maior e melhor proteo madeira

    em relao quelas estocadas ao ar livre. Alm de fornecerem uma maior proteo contra as intempries, os galpes dispensam gastos extras com lonas para coberturas temporrias e com mo de obra para colocao, retirada e manuteno deste tipo de cobertura.

    Basicamente existem dois tipos de galpes:

    9.4.1 Galpes abertos Como o prprio nome diz, so aqueles que no possuem paredes laterais,

    entretanto, existem alguns que podem ser abertos em um ou mais lados, permanecendo os demais fechados.

    So excelentes para a proteo de madeira verde ou parcialmente seca. Dependendo das condies climticas locais, podem ser usados inclusive para armazenar madeiras secas em estufas. Porm, no so recomendados para madeiras com TU inferior a 12 ou 15%.

    Da mesma forma que nos casos anteriores, se a madeira a ser estocada tiver mais que 20% de TU, esta dever ser entabicada para dar continuidade ao processo de secagem. Ao contrrio, se a madeira apresentar um TU abaixo de 20%, as pilhas slidas so as mais recomendadas.

    Neste caso, como h uma proteo contra as intempries, os riscos de ocorrerem fendilhamentos ou rachaduras so menores.

    Este tipo de galpo deve ser localizado preferencialmente em reas bem ventiladas e drenadas. O espao ocupado pelo galpo deve ser grande suficiente para permitir as operaes de carga e descarga, e se possvel, com beirais bem largos que evitem chuvas de vento e insolao direta nas laterais das pilhas. Alm disso, as pilhas devem ficar apoiadas sobre suportes estveis espaados pelo menos 30 cm do solo, permitindo uma boa ventilao entre o piso e a base da pilha.

    Figura 17 pgina 40 Varlone

  • 9.4.2 Galpes fechados So os mais indicados para armazenagem de qualquer tipo de madeira, desde

    verde ou parcialmente verde, seca ao ar livre ou em estufa. So os que oferecem melhor proteo contra as intempries.

    Madeiras verdes ou parcialmente secas devem ser entabicadas, sendo que nestas condies, os riscos de aparecerem defeitos de secagem so mnimos.

    Madeiras com TU superior a 20% devem ser entabicadas, e em caso contrrio (menor que 20%), a madeira poder ser empilhada sem separadores. Caso se queira continuar secando a madeira, deve-se usar os separadores e eventualmente tambm ventiladores, os quais promovero a movimentao do ar entre as pilhas.

    Madeiras secas em estufas, sujeitas a absorver umidade nos perodos chuvosos, portanto, o uso ou no de tabiques, depender do perodo de estocagem da madeira no galpo. Caso a madeira for empilhada com separadores, isso promover uma acelerao na absoro de umidade.

    Madeiras com TU em torno de 10 a 12% quando estocadas em galpes com alta umidade relativa, por longo perodo, podero apresentar defeitos tais como: inchamento de toda ou parte da pea, empenamentos, rompimento da linha de cola em painis, dentre outros, mesmo quando empilhados sem separadores.

    Este tipo de galpo poder ainda ser aquecido atravs de serpentinas a vapor ou resistncias eltricas, permitindo a elevao da temperatura que provocar uma diminuio na URA e consequentemente na UE. Neste caso, como a temperatura requerida de 5 a 10C acima da temperatura ambiente faz-se necessrio o uso de ventiladores para a circulao do ar, porque a quantidade de calor requerida no muito grande.

    Para madeiras secas em estufa at 12% de umidade, os galpes fechados com aquecimento so os mais indicados, pois pode manter-se o TUE do galpo bem prximo ao TU da madeira com uma mnima influncia do TUE externo ao galpo.

    O uso de aparelhos de ar condicionado em galpes fechados, outra forma que se dispem para fixar a UE do galpo bem prximo ao TU da madeira.

    Numa situao desta, o ar resfriado e forado a passar atravs de um trocador de calor. Quando o ar resfriado, ele perde umidade por condensao, desta forma, a UR dentro do galpo baixa, conseguindo-se desta forma, manter um controle quase que preciso da URA dentro do galpo, atravs da manipulao destes aparelhos (ligando e desligando-os).

    Entretanto, a escolha do melhor sistema de armazenagem sempre estar em funo dos seguintes fatores:

    a) TU desejado; b) condies climticas locais e; c) possibilidades de investimento da empresa.

    Figura 18 pgina 41 Varlone