A secagem da madeira deve reduzir o teor de umidade, objetivando levá-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. Algumas técnicas e recomendações, para uma secagem eficiente, foram especificadas num estudo divulgado pela Universidade Federal de Brasília.
O estudo afirma que no Brasil, de um modo geral, a prática da secagem além de ser pouco difundida, não é utilizada pela maioria dos empresários do setor, como seria indicado, devido aos inúmeros benefícios. No caso de transporte de toras, prática ainda muito comum no Brasil, muita água é transportada para os lugares mais diversos, juntamente com a madeira, sem necessidade.
Segundo o estudo, 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 também seriam sensivelmente reduzidas.
Neste sentido, o entendimento desta prática é necessário, não apenas para que o desenvolvimento da indústria de produtos madeireiros possa crescer de uma forma mais racional, mas também para que o produto possa atingir uma melhor qualidade, capaz de competir com outros do mercado internacional.
Muitas são as razões que levam a se adotar a prática de secagem da madeira. Entre elas está a redução na movimentação dimensional, ou seja, 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.
A secagem também contribui para a 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.
Pode-se conseguir, ainda, uma significativa redução de custos pois, a perda de água da madeira reduz sensivelmente seu peso e, conseqüentemente, seu custo de transporte diminuirá.
A melhoria na tratabilidade é outra característica observada numa madeira seca corretamente. 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.
Outra vantagem da secagem é o aumento da resistência mecânica. Em comparação com uma madeira úmida, uma peça previamente seca apresenta uma sensível melhora nas suas propriedades mecânicas, tais como: flexão estática, compressão, dureza, cisalhamento, e outros, com exceções para tração perpendicular às fibras e resistência ao impacto.
Pode-se conseguir, também, uma melhora nas características de trabalhabilidade, já que uma madeira seca apresenta melhores resultados de aplainamento, lixamento, furação e outros.
A secagem permite uma boa aderência de produtos fabricados à base de cola ou colados, bem como compensados, laminados, e outros.
A fixação de pregos e parafusos também apresenta melhor precisão. 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.
O equilíbrio da umidade melhora as propriedades de isolamento, pois, 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.
Determinação da umidade
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% (Ochroma piramidale pode atingir até 400%), 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.
A secagem da madeira está diretamente relacionada com a sua estrutura celular, que no caso 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.
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.
O outro tipo é água de adesão ou higroscópica (água presa), localizada no interior das paredes celulares. Este tipo de água mantém-se unida às 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.
Ponto de Saturação
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.
Quando diminui 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.
Caso ocorra 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.
Imagina-se um recipiente fechado parcialmente preenchido com água. Com o auxílio de um aparelho para medir a pressão de vapor de água neste recipiente, poderíamos verificar que a uma determinada temperatura constante, a pressão de vapor de água se elevaria à medida que a água fosse evaporando, até que esta atingisse um ponto de equilíbrio com o meio, além do qual não haveria mais evaporação da água, e sim a sua precipitação. A este ponto é que corresponde a pressão de saturação de vapor de água àquela temperatura.
Neste ponto, o ar dentro deste recipiente está com uma umidade absoluta de saturação, não podendo comportar mais umidade, sendo que se mais água evaporar, esta será condensada nas paredes do recipiente, mantendo desta forma o equilíbrio do meio. Entretanto, se a temperatura for elevada, a pressão de vapor também aumentará até atingir novo equilíbrio.
Métodos para secagem
O método da secagem em estufa é um dos 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, que utiliza amostras de madeira de 2,5cm (direção da grã) retiradas à pelo menos 30cm de distância das extremidades da peça.
O método dos medidores elétricos utiliza 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%.
O método de destilação determina o teor de umidade da madeira 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. O método de Titulação Karl Fischer método fundamenta-se na determinação iodométrica da água que é removida da madeira por destilação. Já, no 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.
O 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. |
