A secagem da madeira pode ser feita de duas formas básicas: sob condições naturais ou também chamada ao ar livre; ou através de estufas ou secadores.
A secagem em estufas, que operam, em geral, a temperaturas inferiores a 100oC, possuem vantagens em relação a secagem natural. Entre as quais estão redução do período de tempo de secagem, possibilitando um maior giro de capital; maior controle sobre os defeitos de secagem; possibilidade de eliminar ataques de fungos e insetos; redução da umidade da madeira a teores pré-determinados, em qualquer época do ano; e dispensar a utilização de grandes pátios necessários para secagem natural de grandes volumes de madeira.
De um modo geral, uma estufa de secagem de madeira, deve possibilitar uma circulação mais rápida do ar no seu interior, temperaturas maiores que as do ambiente externo e uma variação controlada da umidade relativa no seu interior.
Desta forma, durante uma secagem em secadores, esses três fatores devem ser controlados de maneira rigorosa, a fim de permitir uma secagem adequada da madeira.
As finalidades básicas da circulação do ar no interior de uma estufa são: transferência de calor do sistema de aquecimento para o compartimento de secagem; distribuição de calor de maneira uniforme sobre todo este compartimento; misturar e condicionar o ar (UR e Temperatura) antes da sua passagem pela pilha de madeira; e remover a água da superfície da madeira.
Além disso, a circulação do ar pode ser feita de duas formas, quais sejam:
1a) Circulação natural, a qual fundamenta-se no princípio de que o ar quente sobe e o ar frio desce. Desta forma, uma correta localização e controle das aberturas para entrada de ar seco e frio, bem como do ar quente e úmido, podem proporcionar uma adequada circulação do ar, o qual pode atingir uma velocidade de até 9m/min. (0,15m/s).
2a) Circulação forçada, a qual pode ser obtida através de circuladores de ar acionados eletricamente, podendo atingir uma velocidade variando entre 21 até 120m/min. (0,35 até 2m/s). Sendo que velocidade ao redor de 2m/s apresenta-se como mais econômica e eficiente. Velocidades superiores e esta podem ser usadas, porém são mais indicadas para umidades iniciais elevadas.
De um modo geral, quanto mais espessa for a peça de madeira, maior deverá ser a umidade relativa inicial e mais baixa a temperatura utilizada, sendo menos vantajoso, do ponto de vista econômico, o aumento da velocidade do ar.
Com relação a temperatura do ar, a qual sendo maior que a da madeira, permitirá que aconteça a transferência da energia para as peças, favorecendo desta forma, a difusão e capilaridade e consequentemente, a evaporação da água.
O aumento da temperatura influi na URA, ocasionando uma elevação da pressão de saturação do vapor de água. Desta forma, o ar poderá absorver mais vapor de água extraído da superfície da madeira.
O sistema de aquecimento de uma secadora pode ser feito a vapor, um dos mais utilizados, e a óleo térmico.
Em uma secagem artificial podem ser distinguidos dois tipos básicos de temperatura: temperatura de bulbo seco, que fornece a temperatura do ar no interior do secador; e temperatura de bulbo úmido, que possibilita calcular a umidade relativa do ar no interior do secador e a umidade de equilíbrio da madeira.
A umidade relativa do ar está relacionada a dois fatores: a capacidade do ar em receber maior ou menor quantidade de vapor de água; e a remoção da água das camadas superficiais da madeira.
O controle da umidade relativa do ar dentro de um secador, pode ser feito através de quatro diferentes maneiras: através do sistema de aquecimento; através do fornecimento de vapor; através da admissão de ar seco e frio do ambiente externo; e através da eliminação do ar úmido e quente do interior do secador.
O sistema de fornecimento de vapor consiste basicamente de uma caldeira ou gerador, cuja produção de vapor é controlada através de um termostato de bulbo úmido, 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 água é admitido no interior da câmara de secagem.
A preparação da carga na secadora é de fundamental importância para que se possa obter um bom desempenho da secagem. Obedecendo-se os critérios básicos, pode-se conseguir ao final da secagem, madeira sem empenamentos, com menores tensões de secagem, mais uniformes e possivelmente um processo de secagem mais rápida.
A seleção das peças de madeira simplifica a operação de entabicamento, bem como, auxilia na obtenção de peças com similaridade em características de secagem. A seleção pode ser feita de várias formas, sendo as principais descritas a seguir:
Na medida do possível, o carregamento deve ser composto por uma só espécie de madeira, ou por espécies que apresentem características semelhantes.
Não é recomendável misturar num mesmo carregamento, peças parcialmente secas ao ar com peças consideradas verdes. As peças verdes requerem condições mais suaves de secagem inicial e também um tempo mais longo, em comparação com aquelas parcialmente secas.
Normalmente, o cerne e o alburno apresentam diferentes teores de umidade. O alburno seca mais rapidamente que o cerne. Portanto, é vantajoso, sempre que possível, separar peças de cerne e de alburno, principalmente, quando está se processando grandes volumes de madeira.
A seleção por espessura simplifica o entabicamento e, consequentemente, a secagem pois reduz o empenamento das peças e dos tabiques. A falta de contato entre a tábua e o tabique, pode provocar empenos, como por exemplo, encanoamentos e torções, resultando em uma desuniformidade do fluxo de ar através da pilha de madeira.
Pilhas formadas com peças de diferentes comprimentos, podem dar origem a tábuas empenadas no final da secagem. Ao contrário, tábuas com o mesmo comprimento, bem apoiadas e alinhadas, facilitam a secagem, bem como, proporcionam uma maior estabilidade à pilha de madeira.
O uso de tabiques ou separadores, podem reduzir sensivelmente os empenamentos, assegurando uma secagem mais rápida e uniformes.
AMOSTRAS
São amostras de madeira previamente selecionadas, que servirão como representativas da carga à secar. Estas amostras são colocadas em locais adequados na pilha, de tal forma, que possam ser removidas, periodicamente, para serem pesadas, avaliadas e ensaiadas. Esta prática, apresenta uma desvantagem que é a de perder este material que irá ser analisado. Em compensação, ele pode apresentar inúmeras vantagens, tais como: reduzir os defeitos de secagem; obter um melhor controle do teor de umidade final desejado para a carga de madeira; reduzir o tempo de secagem da carga de madeira; melhorar a qualidade do material; desenvolver programas de secagem em função do tempo; localizar possíveis focos de problemas que podem afetar o bom desempenho da estufa; reduzir o custo de secagem; e obter um material mais uniforme e isento de tensões internas.
O número de amostras depende, principalmente, das condições e características de secagem, eficiência da estufa, uso final da madeira e nível de qualidade requerido. Entretanto, devido à existência de muitas variáveis envolvidas neste processo, o número de amostras também poderá ser determinado em função da experiência do operador da estufa. Porém, como regra geral, este valor poderá ser estimado através do volume de madeira a secar, sendo recomendado, no mínimo 4 amostras para carregamentos de até 47m3; e de 10 a 12 amostras para carregamentos acima de 236m3.
As amostras selecionadas para serem analisadas deverão ser preferencialmente aquelas contendo porções mais pesadas (maior massa específica), úmidas, grossas e também, comparativamente, maior porcentagem de cerne. Para lotes de madeiras heterogêneas, é recomendado a retirada de uma amostra de cada espécie selecionada, a fim de assegurar-se uma boa representatividade do grupo.
Além disso, devem ser descartadas aquelas que apresentarem nós, medula e porções degradadas, exceto quando o material for de muito baixa qualidade. Entretanto, as seções que forem retiradas dessas amostras, deverão ser, preferencialmente, de madeira sã e isentas de casca.
Concluído o período de secagem, o teor de umidade final e as tensões internas da carga, seca ao nível de teor de umidade preconizado no início da secagem, são determinados. Para tanto, são selecionadas três seções das amostras controladoras, de aproximadamente 10cm de comprimento, retiradas à 30cm das extremidades.
Outra amostra será utilizada para determinar a distribuição do teor de umidade na peça de madeira como um todo, para tanto, separam-se amostras pequenas do centro e da periferia da tábua. Estas pequenas amostras são pesadas separadamente, secas novamente em estufa e determinado seu teor de umidade. A terceira seção será utilizada para os ensaios de tensões internas, conforme ilustrado nas Figuras X1 e X2.
Embora possam variar dependendo da situação em que a madeira for submetida a secagem, em geral, os dados a serem registrados, são os seguintes: espécie de madeira, classe, procedência, data de corte, teores de umidade, espessura, data de início da secagem, defeitos observados, método e duração da estocagem antes e depois da secagem em estufa e data da expedição da carga de madeira seca.
PREPARAÇÃO
O método consiste em efetuar pesagens constantes, a partir de amostras de madeira previamente selecionadas, ao longo do período de secagem.
PROGRAMAS DE SECAGEM
Consistem basicamente de uma seqüência previamente estudada de temperatura e umidade relativa, as quais visam a redução, mais rápida possível, da umidade da madeira até um teor pré determinado, com o menor número de defeitos possíveis.
O teor de umidade da madeira e o período de tempo decorrido desde o início da secagem, são os parâmetros que regulam a passagem de uma etapa para outra.
Basicamente existem três tipos de programas de secagem, a saber: a) umidade – temperatura; b) tempo – temperatura e c) baseados no gradiente de secagem.
Umidade – Temperatura
Os parâmetros adequados de temperatura e umidade relativa a serem utilizados num programa de secagem são determinados em função da fase de secagem na qual a madeira se encontra. Sabe-se, por exemplo, que altas temperaturas e baixas umidade relativas proporcionam uma rápida redução da umidade da madeira, entretanto, estes parâmetros também podem significar sérios problemas de secagem. Desta forma, durante um programa de secagem, três etapas distintas são reconhecidas:
Fase de Aquecimento
Nesta fase o processo de secagem ainda não foi propriamente iniciado. Aquece-se o ar no interior da estufa até a temperatura de bulbo seco desejada. Normalmente utilizam-se umidades relativas elevadas acima de 85%. Também nesta fase procura-se equilibrar a temperatura a temperatura entre o ar e a madeira.
Após atingir a temperatura de bulbo seco desejada no interior da estufa, inicia-se a fase de aquecimento da madeira. A duração desta fase está em função da espessura da peça. Sugere-se uma hora de aquecimento para cada centímetro de espessura da peça de madeira a secar.
A diferença higrométrica (tS – tU), tanto para o aquecimento do ar , quanto para o da madeira, não deve ser superior a 2oC, principalmente para madeiras susceptíveis a defeitos.
Fase de Secagem
Nesta fase inicia-se o processo de remoção da umidade da madeira. Utilizando-se baixas temperaturas em torno de 40o a 60oC, remove-se inicialmente a água livre ou capilar. Umidades elevadas devem ser utilizadas para se evitar possíveis colapsos ou rachaduras. Umidades acima de 85% são indicadas para espécies de difícil secagem, podendo a mesma ser reduzida a medida que a madeira vai perdendo sua umidade. Aconselha-se iniciar a redução da umidade relativa após a madeira ter perdido, pelo menos, um terço da sua umidade inicial.
A temperatura inicial do termômetro de bulbo seco (tS) deve ser mantida até que toda a água livre tenha sido removida, sendo que os valores máximos 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 remoção da água livre ocorre de forma relativamente rápida.
Para a retirada da água de adesão ou higroscópica, utilizam-se temperaturas mais elevadas e umidades relativas mais baixas de forma simultânea. A temperatura poderá ser elevada de forma mais rígida, quando o centro das peças atingir um teor de umidade de aproximadamente 30%.
Para madeiras de folhosas que não serão usadas em situações que exijam sua resistência máxima, como por exemplo para escadas, cabos de armas de fogo, raquetes de tênis, aviões, etc., as temperaturas podem variar entre 81oC até 92oC. Fora dessas situações, deve-se dar preferência a temperaturas mais baixas.
O período de tempo necessário para a remoção da água higroscópica pode variar em função de fatores tais como: massa específica da espécie, espessura da peça, temperatura e do gradiente de umidade dentre outras.
Fase de Igualação
Dependendo do material e do processo de secagem, esta etapa poderá ser dispensada. A equalização visa reduzir a variação de umidade que existe entre as peças de madeira da carga, tendo em vista que, ao final da secagem, nem todas as peças encontram-se com o mesmo teor de umidade. Quando o resultado final da secagem for considerado bom, ainda assim, existirá uma variação em torno de 2% entre uma peça e outra. A dificuldade em se obter uma equalização aumenta com o teor de umidade final desejado.
O acondicionamento objetiva, principalmente, a eliminação das tensões internas, decorrentes da remoção da água da madeira. Peças de madeira que forem desdobradas novamente após a secagem, devem receber este tratamento, o qual consiste, basicamente, em elevar de forma significativa a umidade relativa das peças de forma a umedecer as camadas superficiais das peças e desta forma, suavizar o gradiente de secagem estabelecido durante o processo de secagem.
Programa de Tempo – Temperatura são programas fundamentados basicamente no período de tempo no qual a carga de madeira deverá permanecer sob determinadas condições de temperatura e umidade relativa. São mais utilizados para coníferas ou madeiras com uma estrutura anatômica mais uniforme. Programas desta natureza, tornam necessárias constantes determinações do teor de umidade da madeira. A elaboração destes programas tem sido, tradicionalmente, um processo de sucessivas tentativas e erros.
O gradiente de secagem ou também chamado de potencial de secagem, é a relação existente entre o teor de umidade médio da madeira e o teor de umidade de equilíbrio correspondente às condições do secador, em um determinado momento
Quando não houver um programa definido para uma determinada espécie deve-se, primeiramente, estudar em detalhe as características da espécies a secar, bem como, a finalidade para a qual ela se destina. Assim, dentre outras características que devem ser analisadas, previamente, salienta-se as seguintes:
- Massa específica;
- Coeficiente de difusão;
- Prováveis defeitos de secagem;
- Resistência à compressão perpendicular às fibras e;
- Instabilidade dimensional.
Além destas características, devem ser consideradas também, a espessura e o número de peças a secar. De posse desses dados e através da comparação destes com os de uma outra espécie cujo programa já foi estudado e definido, pode-se determinar um programa que seja mais adequado para esta espécie.
Quando, dentre uma carga de madeira a secar, tivermos espécies com características diferentes das acima relacionadas, a melhor atitude a ser tomada será a de escolher um programa de secagem mais suave, que corresponda à espécie de madeira que apresente maior dificuldade de secagem.
Autor: professor Alexandre Florian – Universidade de Brasília |
