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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA DE SECAGEM DA MADEIRA
Antônio Carlos Mikuska Ernani Murilo dos Santos Gustavo Jimenez Konolsaisen Leandro Soares Pablo Wolski Gabardo Regis Moraes de Sousa Rodrigo Longo Pleszczak Samuel Stadnytski Thiago Focht Barbosa Thiago Henrique Freitas Thyago Augusto Scarpim
CURITIBA 2009
Antônio Carlos Mikuska Ernani Murilo dos Santos Gustavo Jimenez Konolsaisen Leandro Soares Pablo Wolski Gabardo Regis Moraes de Sousa Rodrigo Longo Pleszczak Samuel Stadnytski Thiago Focht Barbosa Thiago Henrique Freitas Thyago Augusto Scarpim
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA DE SECAGEM DA MADEIRA Trabalho apresentado à disciplina de secagem da madeira II do curso de Engenharia Industrial Madeireira, da Universidade Federal do Paraná, relatando a atividade prática de secagem de uma carga de Eucalyptus spp. Prof. Dr. Ricardo Jorge Klitzke.
CURITIBA 2009
SUMÁRIO 1.
INTRODUÇÃO................................................................................ 6
2.
OBJETIVOS.................................................................................... 7 2.1
– Objetivo geral ........................................................................... 7
2.2
– Objetivos específicos................................................................ 7
3.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................... 8
4.
MATERIAL E MÉTODOS ............................................................. 11 4.1 Câmara de secagem .................................................................... 11 4.2 Seleção das madeiras .................................................................. 13 4.2.1 Determinação da umidade inicial ........................................... 14 4.3 Empilhamento .............................................................................. 14
4.4 Programa de secagem..................................................................... 16 4.5 Descarregamento ............................................................................ 16 5.
ANÁLISES E RESULTADOS........................................................ 18 5.1 - Teor de umidade inicial .............................................................. 18 5.2 - Condução do processo de secagem .......................................... 19 5.3 - Resultados pós-secagem........................................................... 20 5.4 - Defeitos de secagem ................................................................. 21 5.5 - Tensões de secagem ................................................................. 22 5.6 Aproveitamento da madeira ......................................................... 23
6.
CONCLUSÃO E RECOMENDAÇÕES ......................................... 26
7.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................. 27
6
1. INTRODUÇÃO A secagem da madeira é de fundamental importância para o seu processo de beneficiamento. A retirada da água da madeira pode ser realizada naturalmente (ao ar livre), ou artificialmente (em câmaras). Seu principal objetivo é dar estabilidade dimensional as peças, colaborando para uma melhor qualidade do produto final. Com a exigência de qualidade da secagem pelo mercado consumidor cada vez maior, é de fundamental importância que o processo seja dirigido da forma mais eficaz e eficiente possível. Evitando gastos desnecessários, já que o processo por secagem convencional em câmara tem um grande custo para instalação e realização da secagem. Caso a madeira não seja seca adequadamente ou com pouco controle de umidade, estará sujeita a grandes variações dimensionais e ao ataque de agentes xilófagos, (agentes deterioradores). Seu uso comercial é restringido para determinados fins, sendo comercializada no mercado com menor valor do que poderia ser. Neste trabalho, realizamos a secagem do gênero Eucaliptus, (Eucalipus grandis e Eucalyptus saligna), com o objetivo de uma madeira de boa qualidade e baixo índice de defeitos, para fabricação de móveis a 10% de umidade final já estabilizada.
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2. OBJETIVOS 2.1 – Objetivo geral Realizar a secagem convencional da madeira de Eucalipto em laboratório.
2.2 – Objetivos específicos • • • • • • •
Atingir teor de umidade final próximo de 9%; Elaborar e avaliar o programa de secagem; Avaliar a ocorrência de defeitos durante a secagem; Avaliar as tensões as ocorridas durante a secagem; Quantificar o aproveitamento da madeira de eucalipto; Confeccionar as curvas de secagem; Avaliar a evolução e o desempenho da secagem;
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3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Embora o gênero Eucalyptus tenha sido introduzido em países do Cone Sul no final do século passado, foi a partir da década de 60 que se verificou um aumento expressivo da área plantada. A política de incentivos no Brasil (final da década de 60) e na Argentina (década de 70) promoveu o conhecimento das espécies mais adequadas e das vantagens da cultura florestal; verificandose posteriormente o incremento das plantações no Chile (décadas de 70 e 80), no Uruguai e no Paraguai (década de 90). As
primeiras
florestas
de
Eucalyptus
foram
plantadas
visando
combustível para locomotivas (Brasil) e estacas para mineração (Chile), e os plantios extensivos a partir dos anos 70 visava produção de matéria-prima para pasta celulósica, chapas de fibras e carvão vegetal. Contudo, o excelente desenvolvimento das árvores, as características da madeira e a crescente preocupação com as florestas naturais motivaram também a produção de madeira serrada para diferentes aplicações. (Luengo Mendonza, 1995; Sanches Acosta, 1998). Atualmente a utilização do eucalipto deixou de ser uma matéria-prima alternativa para a indústria madeireira; e é uma realidade a sua transformação em produtos a base de madeira maciça. Entretanto, existe a necessidade de adequação dos processos de beneficiamento da madeira, pois a utilização do eucalipto implica no processamento de árvores jovens e com diâmetros reduzidos. O grande desafio é buscar alternativas de processo técnica e economicamente viáveis, objetivando madeira e produtos derivados com razoável padrão de qualidade, bem como a redução nos custos de beneficiamento. Em qualquer processo de transformação da madeira em manufaturados, a secagem é a fase intermediária que mais agrega valor ao produto final; pois tornará o material o mais estável possível e facilitará o acabamento mecânico da superfície, a aplicação de adesivos, tintas e vernizes, dentre outros benefícios.
9 A madeira é um material poroso e higroscópico, contendo água no estado líquido dentro de suas fibras e água adsorvida junto aos componentes da parede celular. Durante a secagem de um material poroso, por convecção, ocorrem três estágios distintos, com variação diferenciada na taxa de secagem para cada intervalo do processo; as quais determinam a curva característica de secagem do material. Rosen (1983) e Jankowsky (1995); Na primeira fase (taxa de secagem constante) ocorre a evaporação da água na superfície do material e a movimentação da água líquida, do interior até a superfície de evaporação, por forças de capilaridade. Pela superfície ocorre o deslocamento de uma corrente de ar, caracterizando uma secagem por convexão. A energia (calor sensível) da corrente de ar é transferida para a superfície da madeira, promovendo a vaporização da água ali existente e que, no estado de vapor, é transferida para a corrente de ar. As condições externas exercem grande efeito sobre o processo, regulando a taxa de secagem nessa fase. À medida que o material perde umidade, a vaporização da água na superfície provocará uma gradiente de umidade (principalmente no sentido da espessura); e simultaneamente parte da energia irá aquecer o material. Neste ponto, em que a quantidade de água líquida que chega até a superfície é menor que a quantidade de água evaporada, tem início a primeira fase de taxa de secagem decrescente, durante o qual a linha de vaporização penetra no material em direção ao centro. A movimentação interna da água ocorre nas fases de líquido, vapor e como água higroscópica. Assim como a movimentação na fase líquida é fundamentalmente um fenômeno de capilaridade, sendo afetada pela estrutura anatômica da madeira, a movimentação nas outras fases é basicamente um fenômeno difusivo, afetado não só pelas condições termodinâmicas da corrente de ar como também por características da própria madeira, principalmente a massa específica. A influência do material na taxa de secagem passa a ser significativa. No estagio final de secagem (segunda fase de taxa decrescente), iniciado quando a linha de evaporação de água fica restrita ao centro da madeira, não há mais água livre no material. A continuação da secagem fica
10 sendo controlada pela resistência interna da madeira até o teor de umidade de equilíbrio ser alcançada. Uma interpretação mais simples da curva característica da secagem de um material poroso, quando aplicada a madeira, significa que a perda de umidade na fase de taxa constante depende da permeabilidade (estrutura anatômica) e das características da corrente de ar (temperatura, umidade relativa e velocidade do deslocamento). Posteriormente, a primeira fase de taxa decrescente depende tanto da permeabilidade quanto da massa específica do material, enquanto que na segunda fase de taxa decrescente a secagem depende quase que exclusivamente da massa específica. Dessa forma, é possível afirmar que a velocidade de secagem depende mais das características da madeira do que da temperatura e da umidade relativa do ar; ou seja, o processo de secagem deve ser necessariamente ajustado para a madeira que está sendo processada. A madeira de eucalipto não apresenta a fase de taxa constante na sua curva característica de secagem; comprovando a impermeabilidade da espécie. A permeabilidade reduzida implica na necessidade de uma secagem lenta e no desenvolvimento, durante o processo, de gradientes de umidade acima do normal. Durante a secagem, essa característica contribui para que a superfície das peças rapidamente alcancem baixos teores de umidade, enquanto que a parte central ainda permanece úmida ou quase que saturada; gerando tensões internas devido ao acentuado gradiente de umidade. Como resultado, tem-se a ocorrência do colapso (devido à baixa permeabilidade) e das rachaduras de topo e de superfície (devido ao gradiente de umidade); defeitos cuja incidência tende a aumentar com o aumenta da temperatura de secagem. Essa é a razão fundamental para que o eucalipto seja conhecido como madeira de secagem lenta e difícil, e com alta propensão a defeitos como colapso e rachaduras. Quando a madeira é proveniente de plantios de rápido crescimento, as chamadas tensões de crescimento podem agravar o problema, acentuando a incidência das rachaduras e dos diferentes tipos de empenamentos.
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4. MATERIAL E MÉTODOS Para a realização da prática foram utilizadas madeiras de eucalipto, câmara de secagem, caldeira de geração de vapor, software de controle de CLP.
4.1 Câmara de secagem A câmara é composta por: •
Controle Lógico Programavel (CLP);
•
Termômetro de bulbo seco(Tbs) e úmido (Tbu) – Psicrometro;
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•
Ventilador;
•
Dumpers de entrada e saída;
•
8 pares de pinos sensores, sendo 4 de curta profundidade e 4 de longa profundidade;
•
Software Marrari de controle de CLP;
•
Inversor de freqüência;
•
Resistências elétricas para aquecimento;
•
Sistema de umidificação (interligado a caldeira).
A caldeira (figura 1) fornece para a câmara de secagem vapor utilizados nos momentos de banho da carga. Os dados técnicos da caldeira estão listados abaixo: • Produção de vapor – 40 kg/h • Potencia elétrica / tensão – 40 kW / 220/380V
13 • Pressão máxima de trabalho – 4 kgf/cm² • Volume de água – 200 litros
FIGURA 4.1 - Caldeira de geração de vapor
4.2 Seleção das madeiras Foram selecionadas madeiras de Eucaliptus grandis
e Eucaliptus
saligna que passaram por um processo de pré-secagem e estavam estocadas no pátio localizado ao lado do laboratório de secagem da Universidade Federal do Paraná. As tábuas tiveram o comprimento reduzido para 74 cm, que é a largura máxima permitida para entrada na estufa, fornecendo, em média, 3 peças por tábua, identificadas com a codificação (figura 2) seguindo a seguinte ordem: •
Primeiro número: identificação da tábua de origem;
•
Segundo número: identificação da peça:
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FIGURA 4.2 - Ilustração da peça em 3D com a codificação 1.1 (Tábua de origem 19, peça 59)
Foram utilizadas 19 tabuas, gerando 60 peças. De cada peça foi retirada uma amostra para a determinação da umidade inicial das peças.
4.2.1 Determinação da umidade inicial As amostras retiradas das peças foram pesadas e colocadas em estufa para determinação do teor de umidade inicial de cada peça. Após 72 horas as amostras foram pesadas e posteriormente foi calculado o teor de umidade.
4.3 Empilhamento As peças foram empilhadas conforme o esquema da figura 2. Os separadores possuíam as dimensões de 1200 X 40 X 20 mm, e alguns separadores (figura 3) continham ranhuras (figura 4) para a passagem dos cabos dos pinos sensores.
. FIGURA 4.3 - Separadores utilizados
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FIGURA 4.4 - Ranhuras para a passagem dos cabos
Antes de efetuar o empilhamento os pinos sensores foram ajustados e testados. Para forçar a passagem do ar pelo meio da pilha, foram colocados direcionadores de ar entre a pilha e o ventilador, bem como pesos de concreto no topo da pilha para evitar defeitos de empenamento, conforme mostra a figura 5.
FIGURA 4.5 - Esquema da pilha que entrou na câmara de secagem
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4.4 Programa de secagem O programa de secagem foi desenvolvido com o objetivo de obter um produto final de qualidade ótima, logo o programa executado foi brando e de longa duração. Para a montagem e manutenção do programa de secagem, bem como sua execução foi utilizado o software de controle de câmaras de secagem da empresa Marrari automação. Abaixo se encontra o programa de secagem efetuado:
4.5 Descarregamento Após o período da secagem do material lenhoso, foi executado o desempilhamento das madeiras. Destas madeiras foram selecionadas 10 peças para a retirada de amostras que foram levadas para a execução da umidade final e para confecção dos garfos com objetivo de verificar as tensões geradas na secagem. Para a verificação da umidade final foram destinadas 2 amostras de cada peça, e para o garfo 1 amostra de cada peça. Para a obtenção dos garfos, foram retiradas amostras com 25 mm de largura do centro da peça selecionada. Após, foram feitas 2 incisões, conforme
17 mostra esquematicamente a figura 6, no sentido paralelo às fibras e foi retirada a porção central (tendo cada parte 1/3 da espessura da peça).
FIGURA 4.6 - Esquema do corte da amostra para a confecção do garfo.
Outras 10 tábuas foram escolhidas para realizar os ensaios de aproveitamento. As tábuas foram aplainadas nas quatro faces até as mesmas estarem completamente livres de defeitos, sujeira e imperfeições.
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5. ANÁLISES E RESULTADOS 5.1 - Teor de umidade inicial Os corpos de prova provenientes das tábuas (ainda úmidas) tiveram seus teores de umidade medidos através do método gravimétrico. (tabela 5.1) TABELA 5.1 – Teores de umidade iniciais.
Amostra 1.1 1.2 2.5 2.6 3.8 3.9 3.10 4.11 4.12 5.15 5.16 6.17 6.18 7.20 7.21 8.23 8.24 9.26
Peso Peso TU inicial inicial (g) Seco (g) 24,853 19,461 27,71% 22,127 17,791 24,37% 51,266 40,095 27,86% 60,698 46,952 29,28% 56,261 42,976 30,91% 60,722 45,918 32,24% 60,115 44,937 33,78% 74,646 52,203 42,99% 66,615 47,080 41,49% 78,982 44,254 78,47% 88,007 46,339 89,92% 32,954 24,995 31,84% 34,241 24,501 39,75% 36,959 28,808 28,29% 31,498 24,628 27,89% 28,551 23,011 24,08% 29,626 23,895 23,99% 40,991 33,250 23,28%
Amostra 9.27 10.30 11.32 11.33 12.34 13.37 13.38 14.41 14.42 15.44 15.45 16.48 16.49 17.51 17.52 18.54 18.55 19.58 19.59
Peso Peso TU inicial inicial (g) Seco (g) 42,031 33,804 24,34% 30,080 24,597 22,29% 45,147 31,778 42,07% 49,196 34,331 43,30% 32,161 25,614 25,56% 23,260 18,817 23,61% 26,204 21,383 22,55% 59,993 47,560 26,14% 50,927 40,549 25,59% 44,302 33,088 33,89% 55,295 40,123 37,81% 56,514 36,629 54,29% 51,411 30,253 69,94% 30,288 24,324 24,52% 33,588 26,584 26,35% 40,445 28,726 40,79% 43,139 29,301 47,23% 34,170 24,401 40,03% 31,841 22,426 41,98%
A média de umidade de todos os corpos de prova foi de 35,96%, com um desvio padrão de 15,6%. Nota-se que dentro de uma mesma tábua as variações de umidade são baixas. Entretanto, a variação do teor de umidade entre diferentes tábuas é bastante elevada. Isso deve-se às condições de estocagem da madeira antes da secagem, visto que muitas tábuas estavam em contato direto com a água.
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5.2 - Condução do processo de secagem A evolução da secagem foi acompanhada diariamente por integrantes do grupo, com o auxílio do software de controle da Marrari. Após aproximadamente 160 horas de secagem (fase 2.3) o conjunto de pinos sensores cravados na peça 16.48 acusava um teor de umidade de 57% no interior da peça e 20% na superfície. Sua taxa de perda de umidade estava muito baixa quando comparada aos outros pinos sensores. Considerando esses fatos, mesmo sabendo que a peça em questão possuía massa específica elevada e teor de umidade inicial alto, o conjunto de pinos sensores foi desativado, com a justificativa de provável defeito no pino sensor. Tal defeito foi comprovado após o término da secagem, quando constatou-se que um dos pinos sensores (de medição profunda) estava quebrado. Provavelmente a quebra ocorreu durante a colocação dos pinos sensores, visto que o pino em questão foi retirado da tábua com extrema facilidade, diferente do que ocorreu com os pinos em boas condições. O desligamento do pino sensor acarretou em uma queda brusca da umidade média das peças, que é o fator determinante para a mudança de fase. A queda na umidade média das peças (de 32% para 18%), fez com que o processo pulasse diretamente da fase 2.3 para a fase 2.8, aumentando bruscamente a temperatura e diminuindo bruscamente a umidade relativa do ar (Figura 5.<).
TBS TBU Umidade média FIGURA 5.1: Evolução do processo de secagem.
20 Após aproximadamente 200 horas de secagem, no final do processo, houve uma queda de luz e a coleta de dados foi interrompida. Isso explica a falta dos dados relativos às fases de uniformização, acondicionamento e resfriamento no gráfico (Figura 5.1).
5.3 - Resultados pós-secagem Com a pesagem das tábuas antes e após a secagem, pode-se verificar a perda de água que cada peça sofreu durante o processo (Tabela 5.2). TABELA 5.2: Variação de massa das tábuas. Amostra 1.1 1.2 1.3 1.4 2.5 2.6 2.7 3.8 3.9 3.10 4.11 4.12 4.13 5.14 5.15 5.16 6.16 6.17 6.18 7.19 7.20 7.21 8.22 8.23 8.24 9.25 9.26 9.27 10.28 10.29
Massa M.E. Aparente Massa final Variação Massa M.E. Aparente Massa Variação Amostra inicial (g) (kg/m³) (g) (g) inicial (g) (kg/m³) final (g) (g) 1360,9 560,1 1181,8 -179,1 10.30 1218,8 472,2 1109,3 -109,5 1280,8 517,8 1147,2 -133,6 11.31 1252,5 496,3 982,0 -270,5 1312,1 531,9 1149,6 -162,5 11.32 1579,6 638,2 1237,5 -342,1 1216,1 510,2 960,2 -255,9 11.33 1765,9 719,7 1376,5 -389,4 2262,3 652,4 1964,0 -298,3 12.34 1502,9 614,1 1197,0 -305,9 2223,6 640,8 1911,0 -312,6 12.35 1317,8 554,8 1156,7 -161,1 2210,4 631,4 1964,8 -245,6 13.36 1129,8 463,1 977,2 -152,6 2150,0 637,0 1839,4 -310,6 13.37 1125,9 441,9 1003,7 -122,2 2335,2 679,2 1974,2 -361,0 13.38 1091,3 432,1 975,1 -116,2 2414,3 695,2 2042,9 -371,3 13.39 1012,0 432,1 902,4 -109,6 3023,9 684,2 2376,9 -647,0 14.40 2437,7 595,2 2156,8 -280,9 2985,3 675,7 2384,1 -601,2 14.41 2254,7 550,8 1984,0 -270,7 2601,4 592,6 2068,1 -533,3 14.42 2231,0 541,6 2042,8 -188,2 2913,7 738,8 2431,6 -482,1 15.43 1623,7 621,7 1391,3 -232,4 3504,8 881,8 2444,9 -1059,9 15.44 2052,3 766,4 1778,0 -274,3 3285,9 827,7 2119,4 -1166,5 15.45 2247,2 838,4 1924,1 -323,1 1247,7 533,2 1033,3 -214,4 15.46 2137,5 822,0 1797,8 -339,7 1420,2 583,2 1190,3 -229,9 16.47 1994,4 747,7 1525,8 -468,6 1437,3 577,6 1142,6 -294,7 16.48 2404,3 853,2 1893,4 -510,9 1362,1 570,9 1177,1 -185,0 16.49 2206,3 814,7 1298,3 -908,0 1384,7 567,6 1200,2 -184,5 17.50 1216,9 499,1 1074,6 -142,3 1309,4 552,6 1136,4 -173,0 17.51 1357,8 524,8 1210,4 -147,4 1225,1 504,3 989,2 -235,9 17.52 1524,1 608,2 1329,3 -194,8 1189,8 470,3 958,9 -230,9 18.53 1595,2 625,6 1284,9 -310,3 1135,3 457,4 1017,3 -118,0 18.54 2013,5 765,3 1676,1 -337,4 1629,6 661,0 1474,9 -154,7 18.55 1831,6 709,1 1453,1 -378,5 1696,8 668,7 1545,7 -151,1 18.56 1450,1 604,1 1113,5 -336,6 1675,7 638,5 1522,9 -152,8 19.57 1360,4 553,3 1093,4 -267,0 1016,9 426,0 908,8 -108,1 19.58 1582,8 623,9 1265,9 -316,9 1208,2 472,6 1094,0 -114,2 19.59 1393,4 537,4 1096,2 -297,2
Nota-se que há uma grande variação na massa específica das peças. Tal fator, aliado ao teor de umidade inicial das peças, influiu diretamente na
21 perda de umidade das peças. No entanto, como mostrado na tabela 5.3 o teor de umidade final foi razoavelmente uniforme, no entanto, ficou acima do desejado. Tal condição é causa do longo período de tempo entre o término da secagem e a realização dos ensaios para determinação de umidade (aproximadamente 5 dias), em que as peças absorveram umidade do ambiente. Após a secagem, os 10 corpos de prova retirados das peças apresentavam os teores de umidade apresentados na tabela 5.3 TABELA 5.3 – Teor de umidade final.
Amostra 2.6 8.24 9.27 10.29 11.32 13.36 14.41 16.48 19.59
M.E 640,8 457,4 638,5 472,6 638,2 463,1 550,8 853,2 537,4
P. úmido (g) 63,144 32,352 47,835 36,254 41,650 30,779 33,923 55,565 38,743
P. seco (g) 56,335 29,112 42,951 32,779 37,409 27,774 30,553 45,745 34,674
TU 12,1% 11,1% 11,4% 10,6% 11,3% 10,8% 11,0% 21,5% 11,7%
As peças com massa específica mais elevada terminaram a secagem com um maior teor de umidade, visto que essas apresentam maior dificuldade para a retirada de água.
5.4 - Defeitos de secagem Após o processo de secagem, foram diagnosticados alguns defeitos, dentre eles empenamentos (encanoamento e encurvamento), rachaduras internas (favos de mel), rachaduras superficiais e de topo. Os empenamentos, que já eram significativos antes do processo de secagem, foram agravados com a secagem, o que era esperado por se tratar da espécie de Eucalyptus. O encanoamento foi mais presente que o encurvamento, pois as peças já estavam encanoadas. Esses empenamentos resultam em um menor rendimento da madeira serrada, pois as peças têm que ser aplainadas até a eliminação de todas as imperfeições das peças.
22 As rachaduras superficiais, como nos empenamentos, já estavam presentes nas peças, e conseqüentemente foram agravadas pela secagem. Elas não foram tão presentes nas peças, mas prejudicam no rendimento, pois as peças devem ser usinadas a fim de que esse tipo de defeito desapareça. As rachaduras internas não foram tão presentes, pois apenas 10 peças foram selecionadas para o aplainamento. E as rachaduras de topo também já estavam presentes anteriormente, sendo agravadas pelo processo de secagem. Esses defeitos ocorreram porque ocorreram mudanças bruscas entre as fases da secagem, por armazenamento inadequado das peças, por utilização de temperaturas elevadas no início da secagem, enfim, pela elaboração de um mau programa e pela posterior desabilitação de um dos pinos sensores.
5.5 - Tensões de secagem Posteriormente ao diagnóstico dos defeitos provenientes da secagem, foi realizado o teste do garfo para que fossem diagnosticadas as tensões geradas pelo processo de secagem. Nos corpos de prova 10.29, 9.27, 8.24, 13.36 e 2.6 as tensões ocorridas não foram tão bruscas, sendo classificadas como ligeiramente tensionadas. Para a secagem de Eucalyptus, esse tipo de tensão é aceitável. Nos outros corpos (4.11, 14.41, 16.48, 11.32 e 19.75) a tensão foi brusca, sendo classificada como tensionada, indicando que a secagem não foi conduzida corretamente para que houvesse uma uniformização do teor de umidade e das tensões em todas as peças. Em alguns corpos de prova ocorreu o cruzamento dos garfos, o que mostra a elevada tensão de secagem nas peças.
23
FIGURA 5.2 – Tensões de secagem
As tensões nesta secagem foram geradas também pela elaboração ineficaz
do
programa
de
secagem,
especialmente
das
fases
de
acondicionamento final e pelo gradiente de umidade elevado dentro das peças. Elas podem ser minimizadas através de uma diminuição das temperaturas, mudanças menos bruscas entre as fases, tempo de acondicionamento e uniformização do teor de umidade maior e menor diferença psicrométrica.
5.6 Aproveitamento da madeira As variações nas dimensões da madeira de Eucalyptus variaram entre as tábuas que foram selecionadas para fazer os levantamentos de perdas na secagem e no aplainamento. Algumas peças apresentaram grandes variações, e como resultado o aproveitamento foi menor em relação às de menores variações nas dimensões. A tabela 5.4 mostra os dados dimensionais das peças selecionadas para o levantamento de perdas, mostrando as dimensões antes de secar e após aplainar, e o aproveitamento de cada. TABELA 5.4 – Aproveitamento da madeira após a secagem. Antes da secagem Amostra
Espessura (mm)
Após aplainamento
Largura (cm)
Espessura (mm) e1
e2
Largura (cm) L1
Aproveitamento
e1
e2
L1
L2
L2
3.8
31,74
30,96
14,60
14,50
25,27
25,96
13,8
13,9
77,78%
4.12
31,50
31,35
19,00
19,00
26,35
27,89
18,3
18,3
83,12%
5.14
31,42
31,28
17,20
16,80
26,58
26,46
16,0
16,4
80,61%
24 6.16
29,92
29,74
10,80
10,40
27,49
27,90
10,0
10,4
89,34%
7.21
29,73
29,57
10,70
10,90
26,32
26,79
10,4
10,7
87,49%
11.31
31,45
31,42
10,90
10,80
28,10
28,50
10,6
10,6
87,95%
13.39
29,53
29,90
10,20
11,10
27,89
27,56
10,2
10,7
91,55%
14.40
32,16
31,82
17,40
17,20
27,74
27,80
16,3
16,4
82,04%
18.53
31,79
32,02
10,80
10,80
28,65
28,56
10,4
10,4
86,34%
19.58
31,33
31,29
11,00
10,90
28,71
28,87
10,6
10,4
88,17%
Com os dados da tabela 5.4, verificou-se que o aproveitamento da madeira teve variações consideráveis, pelo fato das dimensões (largura e espessura) terem variado significativamente entre as peças de madeira. Como se desconhecia a procedência das tábuas que foram utilizadas para a secagem, como povoamento, idade da árvore, etc.; o aproveitamento das peças sofreu variações devido a fatores como: presença de tiloses, tipo de grã irregular, local da árvore onde a peça foi retirada, quantidade de nós, defeitos de secagem, entre outros tantos fatores que influenciaram na secagem e no aplainamento das tábuas, que por conseqüência interferiu no aproveitamento delas. O local onde estavam na câmara afetou a alteração das dimensões nas peças. Para o cálculo da contração volumétrica (sem aplainamento) foram utilizadas as dimensões pré e pós-secagem de 20 peças para o cálculo do volume. Tabela 5.5. Volume inicial e final das peças
AMOSTRA 2.5 2.6 2.7 3.8 3.9 3.10 4.11 5.14 5.15 5.16 9.27 14.40 14.41 15.44 15.45
VOLUME INICIAL (m³) 0,003467494 0,003469879 0,003500986 0,003375455 0,003438223 0,003472802 0,00441941 0,00394383 0,003974494 0,00397013 0,002624408 0,00409536 0,004093482 0,002677968 0,002680228
VOLUME FINAL (m³) 0,003165187 0,003219533 0,003299512 0,003198021 0,003146928 0,003279761 0,004116380 0,003756425 0,003782214 0,003796888 0,002447186 0,003711355 0,003755685 0,002502969 0,002533347
25 15.46 16.48 18.54 18.55 19.59
0,00260049 0,002817946 0,002630831 0,002583137 0,002592877
0,002427587 0,002622641 0,002458646 0,002433475 0,002451766
TOTAL
0,066429426
0,062105506
A partir dos números da tabela obteve-se uma contração volumétrica total de aproximadamente 7% do volume inicial.
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6. CONCLUSÃO E RECOMENDAÇÕES Os resultados encontrados mostram que a secagem convencional realizada em câmara de ventilação lateral atendeu às expectativas de tempo de secagem. No entanto, a qualidade final não foi satisfatória para o uso proposto, porém isso não é somente conseqüência do procedimento de secagem, mas também do mau estado em que as peças se encontravam antes do processo (presença de manchas, rachaduras e empenamentos). • O uso das placas de concreto sobre a pilha auxilia na redução do aparecimento de empenos e aumento das rachaduras provenientes da secagem. • Apesar da aceleração do processo de secagem devido ao desligamento do pino sensor que apresentou defeito, as tábuas apresentaram baixa variação de umidade final; • O programa elaborado apresentou uma boa relação de tempo x qualidade; • O tempo de secagem foi de aproximadamente 200 horas; • A taxa de secagem foi de 3% por dia; • A contração volumétrica total foi relativamente baixa sendo de 7%; • Apesar do processo ter sido prejudicado pelo desligamento do pino sensor, a ação foi correta, pois o pino estava quebrado, não proporcionando uma medição correta. • Apesar do mau estado inicial das peças, o aproveitamento foi satisfatório; com uma média de 85%. Recomenda-se, em trabalhos futuros: • Utilizar somente uma espécie; • Utilizar peças com teores de umidade mais uniformes; • Colocar os pinos sensores em furos realizados com furadeira, para evitar danos; • Utilizar condições de pré-secagem adequadas, para não prejudicar a qualidade final do produto.
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7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS JANKOWSKY, I. P. Equipamentos e processos para secagem de madeiras. In. Seminário Internacional de Utilização da Madeira de Eucalipto para Serraria, Anais. Piracicaba: IPEF/IPT, 1995. p. 109-118. PONCE, R. , WATAI, L. Secagem da madeira. Brasília, IPT, 1985. ROSEN, H.N. Recent Advances in the Theory of Drying Lumber. IUFRO Division V Conference. Illinois. 1983. Proceedings. Illinois: USDA. p. 32-62. SANCHES A; COSTA, M. Experiencia argentina en el uso de la madera de eucalipto. In. SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE UTILIZAÇÃO DA MADEIRA DE EUCALIPTO PARA SERRARIA, São Paulo, 1995. Anais. Piracicaba: IPEF/IPT, 1995. p. 74-91.
TOMASELLI, I. KLITZKE, R. J. Secagem da Madeira. Curitiba, UFPR, 2000. 89p. VILLIERE A. Séchage dês bois. Paris, Dunod, 1966. 407p.
