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.
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.
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 propriedades mecânicas da madeira, além de alterar significativamente sua aparência, ocasionando uma redução no seu valor econômico. Madeiras com T.U. abaixo de 20% tornam-se praticamente imunes ao ataque destes organismos.
c) Redução de custos
A perda de água da madeira reduz sensivelmente seu peso e, conseqüentemente, seu custo de transporte diminuirá.
d) Melhoria na tratabilidade
Uma peça de madeira com T.U. de 20% será mais facilmente impregnada por produtos químicos preservativos ou retardantes de fogo, bem como aceitará mais facilmente pinturas, vernizes, ceras e outros materiais de acabamento.
e) Aumento da resistência mecânica
Em comparação com uma peça de madeira úmida, uma madeira previamente seca apresenta uma sensível melhora nas suas propriedades mecânicas, tais como: flexão estática, compressão, dureza, cisalhamento, etc... (exceções: tração perpendicular às fibras e resistência ao impacto).
f) Melhora nas características de trabalhabilidade
Uma madeira seca apresenta melhores resultados de aplainamento, lixamento, furação, etc...
g) Melhora nas propriedades de pega
Uma madeira úmida não permite uma boa aderência de produtos fabricados à base de cola ou colados. Exemplos: compensados, laminados, etc...
h) Fixação de pregos e parafusos
Pregos ou parafusos cravados em madeira úmida tendem a afrouxar com a secagem da madeira, por isso este tipo de prática deve ser efetuado após a secagem da peça. Com isso, juntas cravadas em madeira verde podem perder até metade da sua resistência.
i) Melhora nas propriedades de isolamento
Uma madeira seca conduz menos calor que uma úmida, além de aumentar sensivelmente suas propriedades de isolante elétrico e acústico.
Outros benefícios adicionais que podem ser obtidos ao se efetuar uma secagem controlada da madeira tanto em estufas quanto em secadoras são:
- O tempo gasto na secagem em comparação com a secagem ao ar livre é menor favorecendo um giro mais rápido do capital investido;
- Reduz a área 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.
Umidade Da Madeira
Uma árvore viva absorve água e sais minerais do solo que circulam por toda a planta até atingirem as folhas constituindo a seiva bruta. O processo inverso, das folhas até as raízes é feito pela seiva elaborada que é constituída basicamente de água e produtos elaborados na fotossíntese. Desta forma, a umidade de uma madeira recém cortada pode variar de 35% até 200% , variando de espécie para espécie.
Uma madeira nestas condições normalmente apresenta seus vasos, canais, meatos, bem como o lúmem das células saturados de água. Igualmente os espaços vazios localizados no interior da parede celular encontram-se saturados por água.
Partindo deste princípio podemos dizer que existem dois tipos de água na madeira.
A secagem da madeira está diretamente relacionada com a sua estrutura celular. A estrutura celular da madeira de folhosas é diferente da estrutura de coníferas. Nas folhosas o lenho é composto de vários tipos de células: fibras, vasos, células parenquimáticas e raios. As coníferas são compostas basicamente por fibras (traqueídeos) e raios.
Em comparação com as folhosas, as coníferas apresentam geralmente uma estrutura celular mais simples.
Podemos dizer que existem dois tipos de água na madeira:
Água de capilaridade (água livre)
Localizada nos vasos, meatos, canais e lúmem das células. Teoricamente este tipo de água pode ser facilmente retirado. A água passa de uma célula para outra até atingir a superfície externa da madeira.
Água de adesão ou higroscópica (água presa)
Localizada no interior das paredes celulares. Este tipo de água mantém-se unida às microfibrilas das paredes das células em estado de vapor. A retirada deste tipo de água é mais difícil e o processo geralmente é mais lento sendo necessário a utilização de energia neste processo.
Quando toda a água livre ou de capilaridade foi retirada da madeira remanescendo apenas a água de adesão, diz-se que a madeira atingiu sua umidade de saturação do ar (USA) ou seu PSF. Normalmente o PSF situa-se numa faixa entre 22 e 30% de umidade, variando de espécie para espécie. O PSF é importante pois é a partir deste ponto que ocorrem as alterações na estrutura da madeira, tais como: contrações que podem causar defeitos como empenos e rachaduras e conseqüentemente alterações na sua resistência mecânica e física.
Em contrapartida, quando uma peça de madeira é seca previamente a 0% de umidade, e exposta ao meio ambiente, esta tende a absorver a água que está dispersa no ar em forma de vapor. Neste sentido a água absorvida irá corresponder a água higroscópica ou de adesão. Quando uma peça de madeira absorve água do meio ambiente e atinge um teor de umidade final, valor este que está em função da espécie e das condições do meio ambiente, diz-se que a madeira atingiu seu teor de umidade de equilíbrio com o ambiente (TUE).
Durante a secagem, o que ocorre normalmente com a água presente no interior da madeira é um movimento desta de zonas de alta umidade para zonas de baixa umidade, ou seja, a parte mais externa da madeira deverá estar mais seca que o seu interior para que ocorra a secagem. A água é liberada para o ambiente através das fibras e o processo de secagem é mais rápido 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 superfície da madeira, dar-se-á início a uma movimentação da umidade do interior da madeira para sua parte externa. Desta forma começará a formar-se um gradiente de umidade, que significa entre outras palavras que a madeira irá apresentar diferentes graus de umidade desde a sua parte mais interna até a mais externa.
A umidade move-se no interior da madeira sob a forma líquida ou de vapor e a sua velocidade de movimentação depende basicamente da temperatura interna e externa da madeira. A água movimenta-se através de vários tipos de passagens tais como: as cavidades das fibras e vasos, células radiais, pontuações, aberturas e dutos de resina dentre outros.
A umidade pode deslocar-se praticamente em qualquer direção, tanto lateral quanto longitudinalmente. Entretanto a sua difusão no sentido longitudinal é de 10 a 15 vezes mais rápida que no sentido transversal, assim como a difusão no sentido radial é mais rápida que no sentido tangencial.
Ocorrendo uma secagem, na superfície da madeira, abaixo do PSF sem que o mesmo aconteça no seu interior poderão acontecer rachaduras na superfície e extremos desta peça de madeira.
Quando a madeira está secando, diversas forças agem na movimentação da umidade no seu interior, tais como:
- AÇÃO DA CAPILARIDADE: movimenta a água livre através das cavidades das células e pequenas aberturas na parede celular;
- DIFERENÇAS DA UMIDADE RELATIVA NO INTERIOR DA MADEIRA: estabelecem gradientes de umidade que movimentam o vapor de água por difusão;
- DIFERENÇAS NO TEOR DE UMIDADE: movimentam a água presa ou de adesão através de pequenas passagens nas paredes celulares, também por difusão.
Método da secagem em estufa
É um dos métodos mais precisos para determinação do teor de umidade da madeira, porém é também aquele que requer um maior período de tempo. Utiliza a expressão anteriormente apresentada, além de utilizar uma estufa dotada de circulação forçada de ar e termostato para controle da temperatura entre 101 e 105oC, além de uma balança com precisão de 0,1g.
Este método não é recomendável para determinação da umidade de madeiras que contenham materiais voláteis. Neste caso deve-se usar o método de Karl Fischer. Utiliza amostras de madeira de 2,5cm (direção da grã) retiradas à pelo menos 30cm de distância das extremidades da peça.
Método dos medidores elétricos
São aparelhos de grande utilidade pois determinam a umidade imediata da madeira. Seu princípio está baseado na resistência a passagem de corrente elétrica que varia inversamente com a umidade da madeira. São muito práticos e rápidos não sendo necessário cortar a madeira.
Possuem agulhas que são introduzidas na madeira fornecendo a leitura analógica ou digital, dependendo do aparelho utilizado, através de um mostrador. São mais precisos dentro de uma faixa de umidade que varia entre 7 até 30%.
Método de destilação
O teor de umidade da madeira é determinado volumetricamente, utilizando-se produtos químicos específicos como xileno ou tolueno, que atuam como extratores por não se misturarem com a água contida na madeira. São mais indicados para madeiras que contenham extrativos voláteis.
Além dos métodos anteriormente descritos, existem outros um pouco menos comuns, utilizados em situações mais específicas.
a) Método de Titulação Karl Fischer.
Este método fundamenta-se na determinação iodométrica da água que é removida da madeira por destilação.
b) Método Higrométrico
A umidade da madeira é determinada introduzindo-se um higrômetro em um orifício previamente aberto na madeira. Sela-se este orifício e após a umidade da madeira entrar em equilíbrio com o ar contido no seu interior, o teor de umidade da madeira é obtido.
c) Método da Radiação Nuclear
Utiliza um gerador de nêutrons de alta velocidade, os quais são dirigidos para a madeira. Parte destes nêutrons tem sua velocidade diminuída pelas moléculas de hidrogênio presentes nas moléculas de água, e a sua contagem é efetuada através de um detector. Como o teor de umidade é avaliado em função do peso da madeira, a sua densidade deve ser medida, sendo efetuada através de radiação gama. Para isso, um feixe de raios gama é dirigido para a madeira e a intensidade de radiação refletida através do material, que é inversamente proporcional a sua densidade, é medida por um detector. Os dados dos dois detectores combinados fornecem o teor de umidade da madeira.
Processo de secagem
O mecanismo de secagem da madeira pode ser explicado a partir de dois pontos distintos, quais sejam:
1o) A evaporação da água das camadas superficiais da madeira, que é absorvida pela atmosfera; e
2o) A movimentação da água das camadas internas da madeira para as camadas mais externas, até atingir a sua superfície.
Entretanto, estes dois fatores não ocorrem de um modo sincronizado e também não se encontram sob a influência dos mesmos fatores.
Desta forma pode-se dizer que a diferença entre a velocidade de evaporação da umidade superficial da madeira, e a velocidade de transfusão da umidade interna, ocasionam a maioria dos defeitos nas peças de madeira, como encanoamentos, empenamentos e outros.
Assim, se a perda da umidade superficial for mais rápida que a transfusão interna da umidade, teremos uma secagem ineficaz, com o aparecimento de defeitos. Daí a necessidade de limitarmos a velocidade de movimentação 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 água livre seguirá em geral as leis capilares, ou seja, quanto menor for o diâmetro dos capilares, maior será a força de tração da coluna de água nestes capilares. Podendo então, surgirem defeitos durante a secagem.
2o) Abaixo do PSF a secagem é considerada geralmente como sendo um processo de difusão, ou seja, a água das camadas mais internas se difundem na forma de vapor preenchendo os espaços vazios deixados pela água livre, até atingirem a superfície da madeira por capilaridade.
Desta forma, a secagem da madeira pode ser considerada como sendo um processo físico constituído, inseparadamente, de movimentos capilares e de difusão de vapor de água.
Gradientes de secagem
Gradiente de secagem ou também chamado Decurso de secagem, é o período de tempo que uma peça de madeira leva até atingir peso constante, ou seja, até ser considerada seca.
A velocidade com que uma peça de madeira serrada seca, pode sofrer influência de determinados fatores, tanto internos, relacionados a própria madeira, como externos, relacionados às condições atmosféricas, sob as quais a peça de madeira estará sujeita.
Dentre estes fatores, podem ser destacados como principais, os seguintes:
1o) Espécie de madeira
Algumas madeiras secam mais rapidamente que outras, em função da sua estrutura anatômica. Algumas espécies possuem vasos e/ou traqueídeos mais largos e abertos ou mais abundantes que outras espécies, favorecendo com isso, a circulação da umidade no seu interior e, consequentemente, a sua secagem.
Madeiras de coníferas, por exemplo, precisam, normalmente, de menos tempo para secar, do que madeiras de folhosas.
A massa específica da madeira serve como indicativo para a sua velocidade de secagem. Madeiras com maior massa específica, levam mais tempo para secar e vice-versa.
2o) Tipo de madeira
Peças com maior quantidade de alburno em geral secam mais rapidamente do que as com maior quantidade de cerne. Peças de madeira que possuam anéis de crescimento mais largos e ricos em lenho primaveril, apresentam maior velocidade de secagem do que a mesma espécie com anéis de crescimento finos e ricos em lenho juvenil.
3o) Teor de umidade inicial
Uma determinada espécie de madeira poderá apresentar diferentes velocidades de secagem ou diferentes tempos de secagem. Estas diferenças estão em função do teor de umidade inicial das peças a serem secas. Uma peça com teor de umidade inicial baixo levará um menor tempo para secar em relação a outra com um teor de umidade inicial mais elevado. Desta forma, há a seguinte equação para estimar o tempo de secagem da madeira, em função do seu TUI juntamente com outros fatores.
4o) Espessura
O tempo de secagem pode ser estimado em função do quadrado da espessura da peça a secar.
5o) Orientação do corte
O fluxo ou movimentação da umidade no interior da madeira chega a ser de 10 a 15 vezes maior no sentido longitudinal do que no transversal. Já no sentido transversal, esta movimentação chega a ser de 20 a 50% maior no sentido radial em relação ao sentido tangencial.
6o) Cerne e alburno
Tanto para folhosas quanto para coníferas, o alburno seca mais rápido que o cerne, apesar de possuir um teor de umidade mais elevado. Isto se deve a sua alta permeabilidade em relação ao cerne, tendo em vista também, que o cerne apresenta maior quantidade de extrativos que podem obstruir as aberturas das paredes celulares.
7o) Massa específica
Quanto maior a massa específica, maior o tempo de secagem.
8o) Outros fatores
A presença de fungos manchadores e/ou apodrecedores dificultam o movimento da água no interior da madeira, pois o micélio destes fungos auxiliam o bloqueio da passagem da água. Além disso, a presença de resinas e outros extrativos, dificultam a movimentação de água e com isso aumentam o tempo de secagem da madeira.
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 será a velocidade de secagem. Entretanto, neste ponto, deve ser observado dois aspectos fundamentais. O primeiro relacionado a remoção da água livre, a qual não necessita de elevadas temperaturas, pois o seu efeito não influirá significativamente sobre a taxa de secagem. O segundo aspecto diz respeito a retirada da água de adesão (abaixo do PSF), a qual será influenciada diretamente pela temperatura. A elevação da temperatura provocará uma alteração na umidade relativa do ar, acelerando o processo de difusão, responsável direto pelo aumento da taxa de velocidade de secagem.
2o) Umidade relativa do ar
A umidade relativa do ar é a razão entre a quantidade de vapor de água contido num determinado volume de ar, em relação a sua umidade de saturação. Em outras palavras, é a quantidade de vapor de água que um determinado volume de ar contém a uma determinada temperatura. Desta forma, pode-se dizer que quanto mais baixa for a URA, mais umidade este poderá absorver da superfície da madeira, favorecendo a velocidade de secagem.
3o) Circulação do ar
Durante o processo de secagem, o ar seco que entra na estufa absorve a umidade da madeira. Caso este ar não circule, ele tenderá a entrar em equilíbrio com a carga de madeira, e o processo de secagem estabilizara. Por tanto, a circulação do ar dentro da estufa é muito importante pois a saída do ar úmido, sendo substituído pelo ar seco, dará seqüência ao processo de secagem, com uma distribuição homogênea de calor por toda a pilha, transferindo energia para a superfície da madeira.
Autor: professor Alexandre Florian – Universidade de Brasília
