O estabelecimento de um método de secagem influencia diversos fatores, tais como período de secagem, qualidade do material seco, bem como na obtenção de teores de umidade aceitáveis para determinados usos.
Dentre os métodos convencionais de secagem, amplamente empregados, verificam-se vantagens e desvantagens particulares que os caracterizam. A secagem ao ar livre, por exemplo, apesar de não necessitar de alto investimento inicial, tem o inconveniente de se realizar em um longo período de tempo, apresentar altos juros sobre o capital e o teor de umidade final, dificilmente, alcança índices abaixo da umidade de equilíbrio do ambiente em que se realiza o processo. Por sua vez, a secagem em estufa convencional é um processo que apresenta controle total das variáveis ambientais, possibilitando uma redução do tempo dê secagem e uma otimização do controle da qualidade da madeira. Entretanto, esse processo é caracterizado por utilizar temperaturas elevadas (45-90ºC), as quais não são apropriadas para madeiras de difícil secagem, devido a maior incidência de defeitos. Além disso, apresenta altos custos de investimento e manutenção, o que ocasiona certa restrição de seu emprego para secagem de madeiras em pequena e média escala.
Visando o desenvolvimento de um método intermediário entre a secagem ao ar livre e estufa convencional, entre o fim da década de 50 e início da década de 60, surgiram os primeiros estudos do emprego de estufas solares para secagem de madeira serrada. O princípio da secagem em estufa solar é de que o método seja de baixo custo operacional e apresente controle das condições de secagem.
O aspecto construtivo da estufa solar é composto, basicamente, por estrutura de madeira e cobertura transparente ou translúcida, de modo a favorecer a incidência dos raios solares no interior da câmara. O seu funcionamento se dá por meio de um sistema de coleta da energia solar para o aquecimento do ar e um sistema de distribuição do ar aquecido.
Atualmente, diversas pesquisas estão sendo realizadas em todo mundo, inclusive no Brasil, especificamente na Região Norte, com objetivo de aperfeiçoar esta metodologia no que diz respeito aos processos construtivos e de funcionamento.
O Brasil, por ser um país tropical e, consequentemente favorecido do ponto de vista de radiação solar, apresenta valores de insolação em torno de 2500 h/ano e uma potência média radiante de 1000 W/m², o que favorece o uso de secadores solares para retirada da umidade da madeira.
No entanto, são poucos os estudos que apresentam uma avaliação ampla da eficiência do método de secagem em estufa solar, como a qualidade do material obtido após a secagem, influência de diversas variáveis na taxa de secagem, bem como a diferenciação com métodos tradicionais, como a secagem ao ar livre.
A utilização de secadores solares em nível comercial ainda é rara. Isto se deve, em parte, a falta de experiência tecnológica quanto ao emprego de meios de captação e armazenamento da energia solar, bem como a sua posterior circulação dentro da câmara. A otimização no funcionamento desses meios é que torna o emprego da estufa solar bastante eficiente para secagem de madeiras, sendo inclusive apropriado para regiões que apresentam condições climáticas desfavoráveis para secagem ao ar livre.
Dessa forma, através de um estudo, realizado no Laboratório de Produtos Florestais da Universidade Federal de Santa Maria, avaliou-se o uso da estufa solar, para secagem das madeiras de Eucalyptus tereticornis Sm., Eucalyptus saligna Sm. e Corymbia citriodora, bem como comparar a metodologia com a secagem ao ar livre.
Os objetivos específicos foram:
- Confeccionar as curvas de secagem para cada espécie e, por meio dessas, apresentar a variação do teor de umidade final entre os métodos;
- Calcular as taxas de secagem das três espécies e analisar o comportamento das mesmas ao longo da secagem nas duas metodologias;
- Avaliar as condições ambientais dentro e fora do secador solar, considerando os valores máximos e médios, bem como a eficiência da estufa solar na conservação do calor produzido para secagem da madeira;
- Avaliar a influência dos métodos de secagem nas contrações radial e tangencial da madeira;
- Avaliar a qualidade da madeira, no que tange aos defeitos resultantes de cada metodologiade secagem.
Secagem em estufa solar
Para realização da secagem em estufa solar desenvolveu-se um secador solar, modelo “greenhouse”, com capacidade para 1 m³ de madeira serrada. As dimensões do secador foram: 3,7 m de comprimento, 2 m de largura, 3,2 m de altura maior (parede Sul) e 1 m de altura menor (parede Norte). Essa diferença de altura entre as paredes se deve ao ângulo de inclinação da estufa de 30º. A inclinação da estufa num ângulo igual a latitude do local possibilita o uso do secador solar durante todo o ano, de modo que seja possível a incidência dos raios solares perpendicularmente ao teto transparente.
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Figura 3 − Secador solar utilizado no estudo.
Esse secador solar foi construído basicamente com estruturas de madeira apoiadas em moirões de eucalipto tratados, servindo de fundação, com elevação de 30 cm do solo. Essa elevação teve como objetivo facilitar a capina da vegetação rasteira, bem como favorecer a circulação de ar, de modo a evitar a presença de umidade na parte externa do assoalho. Para confecção do assoalho foram utilizadas tábuas de pinus com 2,5 cm de espessura. A camada primária foi coberta com chapas de isopor de 20 mm e, por fim, foi colocada uma terceira camada, composta por chapas de compensado de 10 mm. Este procedimento construtivo foi empregado visando à obtenção de um meio de isolamento térmico satisfatório, evitando o mínimo possível às perdas de calor.
A parede Sul, como não era exposta à incidência de luz solar, foi fabricado de modo semelhante ao assoalho, sendo utilizadas tábuas de pinus de 2,5 cm de espessura e chapas de isopor de 40 mm, nas duas primeiras camadas, e cobertura de superfície composta por chapas de fibra dura (HDF) de 2,5 mm. Nessa parede foram colocadas duas portas, com dimensões de 115 x 90 cm (altura x largura), para carga e descarga do material em experimento .
As partes construídas de material sólido, parede Sul e assoalho, tiveram suas superfícies internas pintadas com tinta óleo pretas, de modo a atuarem como absorvedores de energia solar.
Parede Sul e parte interna da estufa solar.
No restante da estufa solar, paredes Norte, Leste, Oeste e o teto, utilizou-se dupla camada de plástico polivinil cloreto (PVC) espaçado por separadores de seção transversal de 2cm², com objetivo de otimizar o isolamento térmico da câmara. Apesar de estudos mostrarem boas características da utilização do vidro quanto à eficiência e durabilidade, neste experimento optou-se pelo uso do PVC, que é mais barato, devido à incidência frequente de chuvas de granizo na região. Exceto o teto, o revestimento das paredes foi efetuado por meio de pequenos módulos, de maneira a facilitar a retirada e substituição em eventuais danos causados à dupla camada de PVC.
Na parede Norte foram instaladas duas janelas, com dimensões de 25 cm x 25 cm, as quais tem, por finalidade, permitir a renovação do ar no interior da estufa, uma delas para saída e outra para entrada de ar. Estas janelas foram dispostas nas laterais, centralizadas a altura da parede Norte, de modo que a fixação do ventilador na parte interna da estufa ficasse entre a entrada e saída de ar. Durante o processo de secagem, as janelas eram abertas, cerca de 2 cm, às 9 horas e fechadas às 17 horas, de modo a otimizar a secagem durante o período noturno. Em dias chuvosos ou de baixa insolação, as janelas eram mantidas fechadas
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Parede Norte e as janelas para renovação do ar da estufa solar.
Para a circulação do ar utilizou-se um ventilador com 30 cm de diâmetro, movido por um motor elétrico trifásico de 0,5 HP, fixado sobre o assoalho da estufa. A cada quatro dias, ocorria a inversão do fluxo de ar (direita-esquerda), sendo a sua velocidade média, monitorada em diversos pontos da estufa, por meio de anemômetro digital do tipo fio quente. O controle do funcionamento do ventilador foi realizado por meio de termostato digital. Quando a temperatura interna era superior a 22ºC o ventilador era acionado. O ideal no inverno, período de realização desse experimento, é não realizar o acionamento dos ventiladores em temperaturas inferiores a 18ºC. Desse modo, evitou-se o desperdício em gastos de energia elétrica quando as condições internas da câmara não eram propícias à secagem.
A disposição das pilhas dentro da estufa foi da seguinte forma: uma pilha, constituída de cinco colunas com 12 tábuas cada, inclusas as tábuas que deram origem as amostras de controle do processo. Além dessas, foram colocadas de quatro a cinco camadas de tábuas, servindo como peso para restrição mecânica da pilha; para a separação das tábuas foram utilizados cinco sarrafos de madeira seca de eucalipto por fileira de tábuas, espaçados entre eles a uma distância de 52 cm, livre de defeitos e com dimensões de 2,5 cm x 2,5 cm x 100cm (espessura, largura e comprimento).
Ao redor da área de empilhamento foram edificadas duas paredes vazadas de tijolos,com a finalidade de direcionamento do fluxo de ar e armazenamento de calor, propiciando o aproveitamento do calor produzido durante o dia para a secagem nos períodos noturnos e de baixa insolação (Figura 6). Sobre as paredes de tijolos foi apoiada uma chapa compensada de10 mm, pintada com tinta óleo preta, servindo de absorvedor de luz solar, juntamente com as superfícies internas (assoalho e parede Sul). Além disso, a chapa compensada teve como função secundária o direcionamento do fluxo de ar na área de empilhamento. Para auxiliar o direcionamento do fluxo de ar, ainda foram instalados, acima da chapa compensada, uma divisória de plástico PVC, que cobriu toda a extensão em comprimento da estufa e utiliza dos quatro defletores curvados de HDF com 2,5 mm de espessura nos quatro cantos da estufa.Esses defletores também foram pintados de preto, como as demais estruturas internas. |
