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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.
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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.
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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