Secagem de madeira - Wood drying

Pilha de madeira para secagem ao ar

A secagem da madeira (também o tempero da madeira serrada ou o tempero da madeira ) reduz o teor de umidade da madeira antes de seu uso. Quando a secagem é feita em estufa , o produto é conhecido como madeira seca em estufa ou madeira serrada , enquanto a secagem ao ar é o método mais tradicional.

Existem duas razões principais para secar madeira:

Carpintaria

Quando a madeira é utilizada como material de construção, seja como suporte estrutural de um edifício ou em objetos de marcenaria , ela absorverá ou expelirá a umidade até que esteja em equilíbrio com seu entorno. O equilíbrio (geralmente secagem) causa um encolhimento desigual na madeira e pode causar danos à madeira se o equilíbrio ocorrer muito rapidamente. O equilíbrio deve ser controlado para evitar danos à madeira.

Madeira queimando

Quando a madeira é queimada ( lenha ), geralmente é melhor secá-la primeiro. Danos por encolhimento não são um problema aqui, como pode ser no caso de secagem para fins de marcenaria. A umidade afeta o processo de queima, com hidrocarbonetos não queimados subindo pela chaminé. Se um log de 50% úmido for queimado em alta temperatura, com boa extração de calor do gás de exaustão levando a uma temperatura de exaustão de 100 ° C , cerca de 5% da energia do log é desperdiçado através da evaporação e aquecimento do vapor de água. Com condensadores, a eficiência pode ser aumentada ainda mais; mas, para o fogão normal, a chave para queimar lenha úmida é queimá-la bem quente, talvez acendendo o fogo com lenha seca.

Pequenos toras de lenha secando no local

Para alguns propósitos, a madeira não é seca e é usada verde . Freqüentemente, a madeira deve estar em equilíbrio com o ar externo, como no caso da madeira para construção, ou o ar interno, como no caso dos móveis de madeira.

A madeira é seca ao ar ou em um forno construído para esse fim ( forno ). Normalmente, a madeira é serrada antes de secar, mas às vezes a tora é seca inteira.

O endurecimento por case descreve madeira serrada ou madeira que secou muito rapidamente. A madeira inicialmente seca da casca (superfície), encolhendo a casca e colocando o núcleo sob compressão. Quando esta casca tem um baixo teor de umidade, ela 'endurece' e resiste ao encolhimento. O núcleo da madeira ainda está com um teor de umidade mais alto. Este núcleo começará a secar e encolher. No entanto, qualquer encolhimento é resistido pelo invólucro já 'configurado'. Isso leva a tensões reversas; tensões de compressão na casca e tensões de tensão no núcleo. Isso resulta em uma tensão não aliviada chamada de endurecimento de case. Endurecida por case [madeira] pode deformar consideravelmente e perigosamente quando a tensão é aliviada com a serragem .

Tipos de madeira

A madeira é dividida, de acordo com sua origem botânica, em dois tipos: softwoods, de árvores coníferas, e hardwoods, de árvores de folhas largas. As madeiras macias são mais leves e geralmente de estrutura simples, enquanto as madeiras duras são mais duras e complexas. No entanto, na Austrália, a madeira macia geralmente descreve as árvores da floresta tropical, e a madeira dura descreve as espécies de Sclerophyll ( Eucalyptus spp ).

As madeiras macias , como o pinheiro, são normalmente muito mais leves e fáceis de processar do que as madeiras duras , como a de árvores frutíferas. A densidade das madeiras macias varia de350 kg / m ³ a700 kg / m ³ , enquanto as madeiras duras são450 kg / m ³ a1250 kg / m ³ . Depois de secos, ambos consistem em aproximadamente 12% de umidade ( Desch e Dinwoodie, 1996 ). Devido à estrutura mais densa e complexa da madeira nobre, sua permeabilidade é muito menor do que a da fibra longa, tornando-a mais difícil de secar. Embora haja cerca de cem vezes mais espécies de árvores de madeira dura do que de madeira macia, a capacidade de ser seca e processada com mais rapidez e facilidade torna a madeira macia o principal suprimento de madeira comercial atualmente.

Relações madeira-água

A madeira das árvores vivas e dos troncos frescos contém uma grande quantidade de água que muitas vezes constitui mais de 50% do peso da madeira. A água tem uma influência significativa na madeira. A madeira troca continuamente umidade ou água com seus arredores, embora a taxa de troca seja fortemente afetada pelo grau de vedação da madeira.

A madeira contém água em três formas:

Água grátis

A maior parte da água contida na luz da célula é mantida apenas por forças capilares. Não é quimicamente ligado e é chamado de água livre. A água livre não está no mesmo estado termodinâmico da água líquida: a energia é necessária para superar as forças capilares . Além disso, a água livre pode conter produtos químicos, alterando as características de secagem da madeira.

Água ligada ou higroscópica

A água ligada está ligada à madeira por meio de ligações de hidrogênio . A atração da madeira pela água decorre da presença de grupos hidroxila (OH) livres na celulose , hemiceluloses e moléculas de lignina na parede celular. Os grupos hidroxila são carregados negativamente. Como a água é um líquido polar, os grupos hidroxila livres na celulose atraem e retêm a água por ligações de hidrogênio.

Vapor

A água na luminária celular na forma de vapor d'água é normalmente insignificante em temperatura e umidade normais.

Teor de umidade

O teor de umidade da madeira é calculado como a mudança de massa como uma proporção da massa seca, pela fórmula (Siau, 1984):

${\ displaystyle {\ text {umidade conteúdo}} = {\ frac {m _ {\ text {g}} - m _ {\ text {od}}} {m _ {\ text {od}}}} \ times 100 \% }$

Aqui, é a massa verde da madeira, é a sua massa seca de forno (a obtenção de massa constante geralmente após a secagem em estufa regulada em${\ displaystyle m _ {\ text {g}}}$${\ displaystyle m _ {\ text {od}}}$103 ± 2 ° C (218 ± 4 ° F ) por 24 horas, conforme mencionado por Walker et al. , 1993). A equação também pode ser expressa como uma fração da massa da água e da massa da madeira seca do forno, em vez de uma porcentagem. Por exemplo,0,59 kg / kg (base seca do forno) expressa o mesmo teor de umidade que 59% (base seca do forno).

Ponto de saturação da fibra

Essas marcações IPPC em um palete de madeira indicam KD: seco em estufa, HT: tratado termicamente e DB: descascado. Essencialmente, todo o material de embalagem de madeira exportado para um estado membro da IPPC deve ter um selo como este.

Quando a madeira verde seca, a água livre da luminária celular, mantida apenas pelas forças capilares, é a primeira a desaparecer. Propriedades físicas, como resistência e encolhimento, geralmente não são afetadas pela remoção de água livre. O ponto de saturação da fibra (FSP) é definido como o teor de umidade em que a água livre deve ser completamente eliminada, enquanto as paredes das células estão saturadas com água ligada. Na maioria dos tipos de madeiras, o ponto de saturação da fibra é de 25 a 30% de teor de umidade. Siau (1984) relatou que o ponto de saturação da fibra (kg / kg) é dependente da temperatura T (° C) de acordo com a seguinte equação: ${\ displaystyle X _ {\ text {fsp}}}$

${\ displaystyle X _ {\ text {fsp}} = 0,30-0,001 (T-20) \;}$ (1,2)

Keey et al. (2000) usam uma definição diferente do ponto de saturação da fibra (teor de umidade de equilíbrio da madeira em um ambiente de 99% de umidade relativa).

Muitas propriedades da madeira mostram mudanças consideráveis ​​conforme a madeira é seca abaixo do ponto de saturação da fibra, incluindo:

1. volume (idealmente não ocorre encolhimento até que alguma água ligada seja perdida, isto é, até que a madeira seque abaixo do FSP);
2. resistência (as resistências geralmente aumentam de forma consistente à medida que a madeira é seca abaixo do FSP (Desch e Dinwoodie, 1996), exceto para resistência à flexão por impacto e, em alguns casos, tenacidade);
3. resistividade elétrica , que aumenta muito rapidamente com a perda de água ligada quando a madeira seca abaixo do FSP.

Teor de umidade de equilíbrio

A madeira é uma substância higroscópica . Ele tem a capacidade de absorver ou liberar umidade na forma de vapor. A água contida na madeira exerce pressão de vapor própria, que é determinada pelo tamanho máximo dos capilares cheios de água a qualquer momento. Se a pressão do vapor d'água no espaço ambiente for inferior à pressão do vapor dentro da madeira, ocorre a dessorção. Os capilares de maior tamanho, que estão cheios de água no momento, esvaziam-se primeiro. A pressão do vapor dentro da madeira cai à medida que a água é sucessivamente contida em capilares menores. Um estágio é finalmente alcançado quando a pressão de vapor dentro da madeira é igual à pressão de vapor no espaço ambiente acima da madeira e a dessorção cessa. A quantidade de umidade que permanece na madeira neste estágio está em equilíbrio com a pressão do vapor de água no espaço ambiente e é denominada teor de umidade de equilíbrio ou EMC (Siau, 1984). Devido à sua higroscopicidade, a madeira tende a atingir um teor de umidade que está em equilíbrio com a umidade relativa e a temperatura do ar circundante.

O EMC da madeira varia significativamente com a umidade relativa do ambiente (em função da temperatura), em menor grau com a temperatura. Siau (1984) relatou que o EMC também varia muito ligeiramente com a espécie, estresse mecânico, história de secagem da madeira, densidade, conteúdo de extrativos e a direção da sorção na qual a mudança de umidade ocorre (isto é, adsorção ou dessorção).

Teor de umidade da madeira em serviço

A madeira mantém suas características higroscópicas depois de colocada em uso. Em seguida, é submetido à flutuação da umidade, o fator dominante na determinação de sua EMC. Essas flutuações podem ser mais ou menos cíclicas, como mudanças diurnas ou mudanças sazonais anuais.

Para minimizar as mudanças no teor de umidade da madeira ou o movimento de objetos de madeira em serviço, a madeira é geralmente seca até um teor de umidade próximo às condições EMC médias às quais será exposta. Essas condições variam para usos internos em comparação com usos externos em uma determinada localização geográfica. Por exemplo, de acordo com o Padrão Australiano para Qualidade de Secagem de Madeira (AS / NZS 4787, 2001), o EMC é recomendado como 10-12% para a maioria dos estados australianos, embora os casos extremos sejam de 15 a 18% para alguns locais em Queensland, Território do Norte, Austrália Ocidental e Tasmânia. No entanto, o EMC é tão baixo quanto 6 a 7% em casas e escritórios com aquecimento central seco ou em edifícios com ar-condicionado permanente.

Encolhimento e inchaço

O encolhimento e o inchaço podem ocorrer na madeira quando o teor de umidade é alterado (Stamm, 1964). O encolhimento ocorre à medida que o teor de umidade diminui, enquanto o inchaço ocorre quando aumenta. A mudança de volume não é igual em todas as direções. A maior mudança dimensional ocorre em uma direção tangencial aos anéis de crescimento. O encolhimento da medula para fora, ou radialmente, é geralmente consideravelmente menor do que o encolhimento tangencial, enquanto o encolhimento longitudinal (ao longo do grão) é tão leve que geralmente é negligenciado. A contração longitudinal é de 0,1% a 0,3%, em contraste com a contração transversal, que é de 2% a 10%. O encolhimento tangencial costuma ser duas vezes maior do que na direção radial, embora em algumas espécies seja até cinco vezes maior. O encolhimento é de cerca de 5% a 10% na direção tangencial e cerca de 2% a 6% na direção radial (Walker et al. , 1993).

O encolhimento transversal diferencial da madeira está relacionado a:

1. a alternância de incrementos de madeiras tardias e precoces dentro do anel anual;
2. a influência dos raios da madeira na direção radial (Kollmann e Cote, 1968);
3. as características da estrutura da parede celular, como modificações do ângulo das microfibrilas e pontuações;
4. a composição química da lamela média.

A secagem da madeira pode ser descrita como a arte de garantir que as alterações dimensionais grosseiras por meio do encolhimento fiquem limitadas ao processo de secagem. Idealmente, a madeira é seca até aquele teor de umidade de equilíbrio, que mais tarde (em serviço) será atingido pela madeira. Assim, outras mudanças dimensionais serão mantidas ao mínimo.

É provavelmente impossível eliminar completamente a mudança dimensional na madeira, mas a eliminação da mudança no tamanho pode ser aproximada por modificação química. Por exemplo, a madeira pode ser tratada com produtos químicos para substituir os grupos hidroxila por outros grupos funcionais hidrofóbicos de agentes modificadores (Stamm, 1964). Entre todos os processos existentes, a modificação da madeira com anidrido acético tem se destacado pela alta eficiência anti-retração ou anti-intumescimento (ASE) alcançável sem danos à madeira. No entanto, a acetilação da madeira tem demorado para ser comercializada devido ao custo, à corrosão e ao aprisionamento do ácido acético na madeira. Existe um extenso volume de literatura relacionada à modificação química da madeira (Rowell, 1983, 1991; Kumar, 1994; Haque, 1997).

A secagem da madeira é um método de agregar valor aos produtos serrados das indústrias primárias de processamento de madeira. De acordo com a Empresa Australiana de Pesquisa e Desenvolvimento de Produtos de Madeira e Florestas (FWPRDC), a madeira de lei serrada verde, que é vendida a cerca de US $ 350 por metro cúbico ou menos, aumenta seu valor para US $ 2.000 por metro cúbico ou mais com a secagem e processamento. No entanto, os processos de secagem convencionais usados ​​atualmente muitas vezes resultam em problemas de qualidade significativos de rachaduras, tanto externamente quanto internamente, reduzindo o valor do produto. Por exemplo, em Queensland (Anon, 1997), supondo que 10% da madeira macia seca seja desvalorizada em $ 200 por metro cúbico devido a defeitos de secagem, os serrariadores estão perdendo cerca de $ 5 milhões por ano. Na Austrália, o prejuízo pode ser de US $ 40 milhões por ano para a fibra longa e uma quantia igual ou superior para a madeira dura. Assim, a secagem adequada em condições controladas antes do uso é de grande importância no uso da madeira, em países onde as condições climáticas variam consideravelmente em diferentes épocas do ano.

A secagem, se realizada imediatamente após o corte das árvores, também protege a madeira contra a decomposição primária, manchas de fungos e ataque de certos tipos de insetos. Os organismos, que causam decomposição e manchas, geralmente não conseguem se desenvolver em madeira com um teor de umidade abaixo de 20%. Vários, embora não todos, os insetos-praga podem viver apenas em madeira verde.

Além das vantagens acima de secar madeira, os seguintes pontos também são significativos (Walker et al. , 1993; Desch e Dinwoodie, 1996):

1. A madeira seca é mais leve e os custos de transporte e manuseio são reduzidos.
2. A madeira seca é mais forte do que a madeira verde na maioria das propriedades de resistência.
3. As madeiras para impregnação com conservantes devem ser devidamente secas para que a penetração adequada seja realizada, particularmente no caso de conservantes do tipo óleo.
4. No campo de modificação química de madeira e produtos de madeira, o material deve ser seco até um determinado teor de umidade para que as reações apropriadas ocorram.
5. A madeira seca geralmente funciona, maquina, dá acabamento e cola melhor do que a madeira verde (embora haja exceções; por exemplo, a madeira verde costuma ser mais fácil de virar do que a seca). As tintas e acabamentos duram mais em madeira seca.
6. As propriedades de isolamento elétrico e térmico da madeira são melhoradas pela secagem.

A secagem rápida da madeira imediatamente após o corte, portanto, melhora significativamente e agrega valor à madeira bruta. A secagem permite uma economia substancial de longo prazo ao racionalizar o uso de recursos madeireiros. A secagem da madeira é, portanto, uma área de pesquisa e desenvolvimento, que preocupa muitos pesquisadores e empresas madeireiras em todo o mundo.

Mecanismos de movimento de umidade

A água na madeira normalmente se move de zonas mais altas para zonas de menor teor de umidade (Walker et al. , 1993). A secagem começa na parte externa da madeira e segue em direção ao centro, e a secagem na parte externa também é necessária para expelir a umidade das zonas internas da madeira. A madeira posteriormente atinge o equilíbrio com o ar circundante no teor de umidade.

Passagens de umidade

A força motriz do movimento da umidade é o potencial químico. No entanto, nem sempre é fácil relacionar o potencial químico da madeira a variáveis ​​comumente observáveis, como temperatura e teor de umidade (Keey et al. , 2000). A umidade na madeira se move dentro da madeira como líquido ou vapor através de vários tipos de passagens, com base na natureza da força motriz (por exemplo, pressão ou gradiente de umidade) e variações na estrutura da madeira (Langrish e Walker, 1993), conforme explicado em a próxima seção sobre as forças motrizes para o movimento da umidade. Essas vias consistem em cavidades dos vasos, fibras, células dos raios, câmaras de fossas e suas aberturas de membrana, espaços intercelulares e passagens de parede celular transitórias.

Nessas passagens, a água se movimenta em qualquer direção, longitudinalmente nas células, bem como lateralmente de célula em célula até atingir as superfícies laterais de secagem da madeira. A maior permeabilidade longitudinal do alburno da folhosa é geralmente causada pela presença de vasos. A permeabilidade lateral e o fluxo transversal são frequentemente muito baixos em madeiras nobres. Os vasos em madeiras duras às vezes são bloqueados pela presença de tilos e / ou por gomas e resinas secretoras em algumas outras espécies, como mencionado anteriormente. A presença de veias gengivais, cuja formação é frequentemente resultado da resposta protetora natural das árvores a ferimentos, é comumente observada na superfície das tábuas serradas da maioria dos eucaliptos. Apesar da fração de volume geralmente mais alta de raios em madeiras (normalmente 15% do volume de madeira), os raios não são particularmente eficazes no fluxo radial, nem são as pontuações nas superfícies radiais das fibras eficazes no fluxo tangencial (Langrish e Walker, 1993) .

Espaço de movimento de umidade

O espaço disponível para ar e umidade na madeira depende da densidade e da porosidade da madeira. Porosidade é a fração de volume do espaço vazio em um sólido. A porosidade é relatada como sendo de 1,2 a 4,6% do volume seco da parede celular da madeira (Siau, 1984). Por outro lado, a permeabilidade é uma medida da facilidade com que os fluidos são transportados através de um sólido poroso sob a influência de algumas forças motrizes, por exemplo, gradiente de pressão capilar ou gradiente de umidade. É claro que os sólidos devem ser porosos para serem permeáveis, mas isso não significa necessariamente que todos os corpos porosos sejam permeáveis. A permeabilidade só pode existir se os espaços vazios estiverem interligados por aberturas. Por exemplo, uma madeira dura pode ser permeável porque há corrosão vascular com aberturas nas membranas (Keey et al. , 2000). Se essas membranas estiverem obstruídas ou incrustadas, ou se as fossas forem aspiradas, a madeira assume uma estrutura de célula fechada e pode ser virtualmente impermeável. A densidade também é importante para madeiras duras impermeáveis ​​porque mais material da parede celular é percorrido por unidade de distância, o que oferece maior resistência à difusão (Keey et al. , 2000). Portanto, as madeiras mais leves, em geral, secam mais rapidamente do que as madeiras mais pesadas. O transporte de fluidos costuma ser o bulk flow (transferência de momento) para madeiras macias permeáveis ​​em alta temperatura, enquanto a difusão ocorre para madeiras duras impermeáveis ​​(Siau, 1984). Esses mecanismos são discutidos a seguir.

Forças motrizes para o movimento da umidade

As três principais forças motrizes usadas em diferentes versões de modelos de difusão são o teor de umidade, a pressão parcial do vapor de água e o potencial químico (Skaar, 1988; Keey et al. , 2000). Estes são discutidos aqui, incluindo a ação capilar, que é um mecanismo para o transporte livre de água em madeiras macias permeáveis. A diferença total de pressão é a força motriz durante a secagem a vácuo da madeira.

Ação capilar

As forças capilares determinam os movimentos (ou ausência de movimento) da água livre. É devido à adesão e coesão. A adesão é a atração entre a água por outras substâncias e a coesão é a atração das moléculas da água umas pelas outras.

À medida que a madeira seca, a evaporação da água da superfície cria forças capilares que exercem uma atração sobre a água livre nas zonas da madeira abaixo das superfícies. Quando não há mais água livre na madeira, as forças capilares deixam de ter importância.

Diferenças de teor de umidade

O potencial químico é explicado aqui, pois é a verdadeira força motriz para o transporte de água nas fases líquida e vapor na madeira (Siau, 1984). A energia livre de Gibbs por mol de substância é geralmente expressa como o potencial químico (Skaar, 1933). O potencial químico do ar insaturado ou da madeira abaixo do ponto de saturação da fibra influencia a secagem da madeira. O equilíbrio ocorrerá no teor de umidade de equilíbrio (conforme definido anteriormente) da madeira quando o potencial químico da madeira se tornar igual ao do ar circundante. O potencial químico da água sorvida é função do teor de umidade da madeira. Portanto, um gradiente de teor de umidade da madeira (entre a superfície e o centro), ou mais especificamente de atividade, é acompanhado por um gradiente de potencial químico em condições isotérmicas. A umidade irá se redistribuir pela madeira até que o potencial químico seja uniforme, resultando em um gradiente de potencial zero no equilíbrio (Skaar, 1988). O fluxo de umidade que tenta atingir o estado de equilíbrio é considerado proporcional à diferença no potencial químico e inversamente proporcional ao comprimento do caminho sobre o qual a diferença de potencial atua (Keey et al. , 2000).

O gradiente no potencial químico está relacionado ao gradiente do teor de umidade, conforme explicado nas equações acima (Keey et al. , 2000). O modelo de difusão usando gradiente de teor de umidade como força motriz foi aplicado com sucesso por Wu (1989) e Doe et al. (1994). Embora a concordância entre os perfis de teor de umidade previstos pelo modelo de difusão com base em gradientes de teor de umidade seja melhor com menores teores de umidade do que com maiores, não há evidências que sugiram que existam mecanismos de transporte de umidade significativamente diferentes operando em maior umidade. conteúdo para esta madeira. Suas observações são consistentes com um processo de transporte impulsionado pela concentração total de água. O modelo de difusão é usado para esta tese com base nesta evidência empírica de que o gradiente de umidade é uma força motriz para a secagem deste tipo de madeira impermeável.

As diferenças no conteúdo de umidade entre a superfície e o centro (gradiente, a diferença de potencial químico entre a interface e o volume) movem a água ligada por meio de pequenas passagens na parede celular por difusão. Em comparação com o movimento capilar, a difusão é um processo lento. A difusão é o mecanismo geralmente sugerido para a secagem de madeiras impermeáveis ​​(Keey et al. , 2000). Além disso, a umidade migra lentamente devido ao fato de que os extrativos obstruem as pequenas aberturas da parede celular no cerne. É por isso que o alburno geralmente seca mais rápido do que o cerne nas mesmas condições de secagem.

Direções de movimento de umidade para difusão

É relatado que a proporção das taxas de difusão longitudinal e transversal (radial e tangencial) para madeira varia de cerca de 100 a um teor de umidade de 5% a 2-4 a um teor de umidade de 25% (Langrish e Walker, 1993 ) A difusão radial é um pouco mais rápida do que a difusão tangencial. Embora a difusão longitudinal seja mais rápida, é de importância prática apenas quando pedaços curtos são secos. Geralmente, as placas de madeira são muito mais longas do que em largura ou espessura. Por exemplo, um tamanho típico de uma placa verde usada para esta pesquisa tinha 6  m de comprimento, 250 mm de largura e 43 mm de espessura. Se as tábuas forem quadradas, a largura estará na direção radial, enquanto a espessura estará na direção tangencial, e vice-versa para tábuas serradas simples. A maior parte da umidade é removida da madeira por movimento lateral durante a secagem.

Razões para rachaduras e rachaduras durante a secagem da madeira e seu controle

A principal dificuldade experimentada na secagem da madeira é a tendência de suas camadas externas secarem mais rapidamente do que as internas. Se essas camadas secarem muito abaixo do ponto de saturação da fibra enquanto o interior ainda está saturado, as tensões (chamadas tensões de secagem) são configuradas porque o encolhimento das camadas externas é restringido pelo interior úmido (Keey et al. , 2000) . A ruptura nos tecidos da madeira ocorre e, conseqüentemente, rachaduras e rachaduras ocorrem se essas tensões ao longo do grão excederem a resistência ao longo do grão (ligação fibra a fibra).

O controle bem-sucedido dos defeitos de secagem em um processo de secagem consiste em manter um equilíbrio entre a taxa de evaporação da umidade da superfície e a taxa de movimento da umidade para fora do interior da madeira. A forma como a secagem pode ser controlada será agora explicada. Uma das formas mais bem-sucedidas de secagem ou tempero da madeira seria a secagem em forno, onde a madeira é colocada em um compartimento de forno em pilhas e seca por vaporização e liberando o vapor lentamente.

Influência da temperatura, umidade relativa e taxa de circulação de ar

As condições externas de secagem (temperatura, umidade relativa e velocidade do ar) controlam as condições de contorno externas para a secagem e, portanto, a taxa de secagem, além de afetar a taxa de movimento da umidade interna. A taxa de secagem é afetada pelas condições externas de secagem (Walker et al. , 1993; Keey et al. , 2000), como será descrito a seguir.

Temperatura

Se a umidade relativa for mantida constante, quanto maior a temperatura, maior a taxa de secagem. A temperatura influencia a taxa de secagem, aumentando a capacidade de retenção de umidade do ar, bem como acelerando a taxa de difusão da umidade através da madeira.

A temperatura real em um forno de secagem é a temperatura de bulbo seco (geralmente denotada por Tg), que é a temperatura de uma mistura vapor-gás determinada pela inserção de um termômetro com um bulbo seco. Por outro lado, a temperatura de bulbo úmido (TW) é definida como a temperatura atingida por uma pequena quantidade de líquido evaporando em uma grande quantidade de uma mistura insaturada de ar-vapor. O elemento sensor de temperatura deste termômetro é mantido úmido com uma manga de tecido poroso (pano) normalmente colocada em um reservatório de água limpa. Um fluxo de ar mínimo de 2 m / s é necessário para evitar a formação de uma zona de formação de ar úmido estagnado ao redor da manga (Walker et al. , 1993). Como o ar passa sobre a manga úmida, a água evapora e resfria o termômetro de bulbo úmido. A diferença entre as temperaturas do bulbo seco e do bulbo úmido, a depressão do bulbo úmido, é usada para determinar a umidade relativa de um gráfico higrométrico padrão (Walker et al. , 1993). Uma diferença maior entre as temperaturas de bulbo seco e úmido indica uma umidade relativa mais baixa. Por exemplo, se a temperatura do bulbo seco é 100 ° C e a temperatura do bulbo úmido 60 ° C, a umidade relativa é lida como 17% em um gráfico higrométrico.

Humidade relativa

A umidade relativa do ar é definida como a pressão parcial do vapor d'água dividida pela pressão do vapor saturado na mesma temperatura e pressão total (Siau, 1984). Se a temperatura for mantida constante, menores umidades relativas resultam em maiores taxas de secagem devido ao aumento do gradiente de umidade na madeira, resultante da redução do teor de umidade nas camadas superficiais quando a umidade relativa do ar é reduzida. A umidade relativa é geralmente expressa em porcentagem. Para a secagem, o outro parâmetro essencial relacionado à umidade relativa é a umidade absoluta, que é a massa de vapor d'água por unidade de massa de ar seco (kg de água por kg de ar seco). No entanto, é influenciado pela quantidade de água no ar aquecido.

Taxa de circulação de ar

O tempo de secagem e a qualidade da madeira dependem da velocidade do ar e de sua circulação uniforme. A uma temperatura e umidade relativa constantes, a maior taxa de secagem possível é obtida pela rápida circulação de ar na superfície da madeira, proporcionando uma rápida remoção da umidade que evapora da madeira. No entanto, uma taxa de secagem mais alta nem sempre é desejável, particularmente para madeiras duras impermeáveis, porque taxas de secagem mais altas desenvolvem tensões maiores que podem causar rachaduras ou distorções na madeira. Em velocidades de ventilador muito baixas, menos de 1 m / s, o fluxo de ar através da pilha é frequentemente um fluxo laminar, e a transferência de calor entre a superfície da madeira e o fluxo de ar em movimento não é particularmente eficaz (Walker et al. , 1993). A baixa eficácia (externamente) da transferência de calor não é necessariamente um problema se o movimento da umidade interna for a principal limitação para o movimento da umidade, como é para a maioria das madeiras nobres (Pordage e Langrish, 1999).

Classificação de madeiras para secagem

As madeiras são classificadas da seguinte forma, de acordo com sua facilidade de secagem e sua propensão para degradação por secagem:

Madeiras altamente refratárias

Essas madeiras são lentas e difíceis de secar para que o produto final não tenha defeitos, principalmente rachaduras e fissuras. Exemplos são madeiras estruturais pesadas com alta densidade, como casca de ferro ( Eucalyptus paniculata ), blackbutt ( E. pilularis ), goma azul do sul ( E. globulus ) e caixa de escova ( Lophostemon cofertus ). Eles requerem proteção e cuidado consideráveis ​​contra condições de secagem rápida para obter os melhores resultados (Bootle, 1994).

Madeiras moderadamente refratárias

Essas madeiras mostram uma tendência moderada a rachar e rachar durante o tempero. Eles podem ser temperados sem defeitos com condições de secagem moderadamente rápidas (ou seja, uma temperatura máxima de bulbo seco de 85 ° C pode ser usada). Exemplos são a goma azul de Sydney ( E. saligna ) e outras madeiras de densidade média (Bootle, 1994), que são potencialmente adequadas para móveis.

Madeiras não refratárias

Essas madeiras podem ser curadas rapidamente para ficarem livres de defeitos, mesmo com a aplicação de altas temperaturas (temperaturas de bulbo seco de mais de 100 ° C) em fornos industriais. Se não secarem rapidamente, podem desenvolver descoloração (mancha azul) e mofo na superfície. Exemplos são madeiras macias e madeiras de baixa densidade, como Pinus radiata .

Modelo

A taxa de secagem da madeira depende de vários fatores, os mais importantes dos quais são a temperatura, as dimensões da madeira e a umidade relativa. Simpson e Tschernitz desenvolveram um modelo simples de secagem de madeira em função dessas três variáveis. Embora a análise tenha sido feita para carvalho vermelho, o procedimento pode ser aplicado a qualquer espécie de madeira ajustando os parâmetros constantes do modelo.

Simplificando, o modelo assume que a taxa de variação do teor de umidade M em relação ao tempo t é proporcional a quão longe a amostra de madeira está de seu teor de umidade de equilíbrio , que é uma função da temperatura T e da umidade relativa h : ${\ displaystyle M_ {e}}$

${\ displaystyle {\ frac {dM} {dt}} = - {\ frac {M-M_ {e}} {\ tau}}}$

onde é uma função da temperatura T e uma dimensão típica da madeira L e tem unidades de tempo. A dimensão típica da madeira é aproximadamente o menor valor de ( ) que são as dimensões radial, tangencial e longitudinal respectivamente, em polegadas, com a dimensão longitudinal dividida por dez porque a água se difunde cerca de 10 vezes mais rapidamente na direção longitudinal (ao longo do grão) do que nas dimensões laterais. A solução para a equação acima é: ${\ displaystyle \ tau}$${\ displaystyle L_ {r}, \, L_ {t}, \, L_ {L} / 10}$

${\ displaystyle {\ frac {M-M_ {e}} {M_ {0} -M_ {e}}} = e ^ {- {\ frac {t} {\ tau}}}}$

Onde está o teor de umidade inicial. Verificou-se que para a madeira de carvalho vermelho, a "constante de tempo" foi bem expressa como: ${\ displaystyle M_ {0}}$${\ displaystyle \ tau}$

${\ displaystyle \ tau = {\ frac {L ^ {n}} {a + bp _ {\ text {sat}} (T)}}}$

onde um , b e n são constantes e é a pressão do vapor de saturação da água à temperatura T . Para o tempo medido em dias, comprimento em polegadas e medido em mmHg, os seguintes valores das constantes foram encontrados para madeira de carvalho vermelho. ${\ displaystyle p _ {\ text {sat}} (T)}$${\ displaystyle p _ {\ text {sat}}}$

a = 0,0575

b = 0,00142

n = 1,52

A resolução para o tempo de secagem produz:

${\ displaystyle t = - \ tau \, \ ln \ left ({\ frac {M-M_ {e}} {M_ {0} -M_ {e}}} \ right) = {\ frac {-L ^ { n}} {a + bp _ {\ text {sat}} (T)}} \, \ ln \ left ({\ frac {M-M_ {e}} {M_ {0} -M_ {e}}} \ direito)}$

Por exemplo, a 150  ° F, usando a equação de Arden Buck , a pressão de vapor de saturação da água é encontrada em cerca de 192 mmHg (25,6 kPa). A constante de tempo para secar uma placa de carvalho vermelho de 1 polegada de espessura (25 mm) a 150  ° F é então dias, que é o tempo necessário para reduzir o teor de umidade para 1 / e = 37% de seu desvio inicial do equilíbrio. Se a umidade relativa for 0,50, então usando a equação de Hailwood-Horrobin, o teor de umidade da madeira em equilíbrio é de cerca de 7,4%. O tempo para reduzir a madeira serrada de 85% de teor de umidade para 25% de teor de umidade é então de cerca de 4,5 dias. As temperaturas mais altas resultarão em tempos de secagem mais rápidos, mas também criarão maiores tensões na madeira, porque o gradiente de umidade será maior. Para lenha, isso não é um problema, mas para fins de marcenaria, altas tensões farão com que a madeira rache e se torne inutilizável. Os tempos normais de secagem para obter verificações mínimas de tempero (rachaduras) em madeira de carvalho vermelho de 25 mm (1 polegada ou 4/4) variam de 22 a 30 dias, e em 8/4 (50 mm ou 2 polegadas) varia de 65 a 90 dias. ${\ displaystyle \ tau = 3.03}$    

Métodos de secagem de madeira

Em termos gerais, existem dois métodos pelos quais a madeira pode ser seca:

• secagem natural ou secagem ao ar
• secagem artificial

Ar seco

A secagem ao ar é a secagem da madeira expondo-a ao ar. A técnica de secagem ao ar consiste principalmente em fazer uma pilha de madeira serrada (com as camadas de tábuas separadas por adesivos) sobre fundações elevadas, em local limpo, fresco, seco e com sombra. A taxa de secagem depende muito das condições climáticas e do movimento do ar (exposição ao vento). Para uma secagem de ar bem-sucedida, um fluxo contínuo e uniforme de ar em toda a pilha de madeira precisa ser organizado (Desch e Dinwoodie, 1996).

A taxa de perda de umidade pode ser controlada revestindo as pranchas com qualquer substância que seja relativamente impermeável à umidade; o óleo mineral comum costuma ser bastante eficaz. O revestimento das extremidades das toras com óleo ou tinta espessa melhora sua qualidade após a secagem. O acondicionamento de pranchas ou toras em materiais que permitam algum movimento de umidade geralmente funciona muito bem, desde que a madeira seja primeiro tratada contra infecções fúngicas por revestimento em gasolina / gasolina ou óleo. O óleo mineral geralmente não se infiltrará mais do que 1–2 mm abaixo da superfície e é facilmente removido por aplainamento quando a madeira estiver devidamente seca.

• Benefícios: Pode ser menos caro usar este método de secagem (ainda há custos associados com o armazenamento da madeira e com o processo mais lento de obtenção da madeira para o mercado), e a secagem ao ar geralmente produz uma qualidade superior, madeira mais facilmente trabalhável do que com secagem em estufa.
• Desvantagens: dependendo do clima, pode levar vários meses a vários anos para secar a madeira ao ar.

Secagem em estufa

Grande forno de secagem de madeira, usado para bordo

O processo de secagem artificial ou 'em estufa' consiste basicamente na introdução de calor. Pode ser diretamente, utilizando gás natural e / ou eletricidade, ou indiretamente, por meio de trocadores de calor aquecidos a vapor. A energia solar também é uma opção. No processo, o controle deliberado de temperatura, umidade relativa e circulação de ar cria condições variáveis ​​para atingir perfis de secagem específicos. Para isso, a madeira é empilhada em câmaras, que são dotadas de equipamentos para controle da temperatura atmosférica, umidade relativa e taxa de circulação (Walker et al. ', 1993; Desch e Dinwoodie, 1996).

A secagem em câmara fornece um meio de superar as limitações impostas por condições meteorológicas erráticas. Na secagem em estufa, como no caso da secagem ao ar, o ar insaturado é usado como meio de secagem. Quase todas as madeiras comerciais do mundo são secas em fornos industriais. Uma comparação de secagem ao ar, forno convencional e secagem solar é fornecida abaixo:

1. A madeira pode ser seca até qualquer teor de baixa umidade desejado por secagem convencional ou em forno solar, mas na secagem ao ar, teores de umidade de menos de 18% são difíceis de atingir na maioria dos locais.
2. Os tempos de secagem são consideravelmente menores na secagem em forno convencional do que na secagem em forno solar, seguida pela secagem ao ar.
   • Isso significa que, se houver investimento de capital, esse capital permanecerá por mais tempo quando a secagem ao ar for usada. Por outro lado, instalar, operar e manter um forno industrial é caro.
   • Além disso, a madeira que está sendo seca ao ar ocupa espaço, o que também pode custar dinheiro.
3. Na secagem ao ar, há pouco controle sobre as condições de secagem, portanto, as taxas de secagem não podem ser controladas.
4. As temperaturas empregadas na secagem em forno normalmente matam todos os fungos e insetos na madeira se uma temperatura máxima de bulbo seco acima de 60 ° C for usada para o cronograma de secagem. Isso não é garantido na secagem ao ar.
5. Se a secagem ao ar for feita incorretamente (exposta ao sol), a taxa de secagem pode ser muito rápida nos meses secos de verão, causando rachaduras e rachaduras, e muito lenta durante os meses frios de inverno.

Vantagens significativas da secagem em forno convencional incluem maior rendimento e melhor controle do teor de umidade final. Os fornos convencionais e a secagem solar permitem que a madeira seja seca com qualquer teor de umidade, independentemente das condições climáticas. Para a maioria das operações de secagem em grande escala, a secagem solar e em estufa convencional são mais eficientes do que a secagem ao ar.

Os fornos tipo compartimento são mais comumente usados ​​em empresas madeireiras. Um forno de compartimento é preenchido com um lote estático de madeira, através do qual o ar circula. Nestes tipos de fornos, a madeira permanece estacionária. As condições de secagem variam sucessivamente de acordo com o tipo de madeira a ser seca. Este método de secagem é adequado às necessidades das empresas madeireiras, que precisam secar madeiras de várias espécies e espessuras, incluindo madeiras de lei refratárias que são mais sujeitas do que outras espécies a serem verificadas e divididas.

Os principais elementos da secagem em câmara são:

Materiais de construção

As câmaras são geralmente construídas em alvenaria de tijolo ou lajes ocas de cimento-concreto. Chapa de metal ou alumínio pré-fabricado em uma construção de parede dupla com isolamento térmico em sanduíche, como lã de vidro ou espumas de poliuretano, são materiais que também são usados ​​em alguns fornos de madeira modernos. No entanto, as câmaras de alvenaria de tijolo, com cal e (argamassa) gesso no interior e pintadas com revestimentos impermeáveis, são amplamente utilizadas e têm sido consideradas satisfatórias para muitas aplicações.

Aquecimento

O aquecimento é normalmente realizado por trocadores de calor a vapor e tubos de várias configurações (por exemplo, tubos lisos ou com aletas (transversais ou longitudinais)) ou por grandes tubos de combustão através dos quais os gases quentes de um forno a lenha são passados. Apenas ocasionalmente é empregado eletricidade ou gás para aquecimento.

Umidificação

A umidificação é comumente realizada pela introdução de vapor vivo no forno por meio de um tubo de vaporização. Para limitar e controlar a umidade do ar quando grandes quantidades de umidade estão sendo rapidamente evaporadas da madeira, normalmente há uma provisão para ventilação da câmara em todos os tipos de fornos.

Circulação de ar

A circulação de ar é o meio para transportar o calor e a umidade para longe de todas as partes de uma carga. Os fornos de circulação forçada são mais comuns, onde o ar é circulado por meio de ventiladores ou sopradores, que podem ser instalados fora da câmara do forno (forno ventilado externo) ou dentro dela (forno ventilado interno).

Durante todo o processo, é necessário manter o controle do teor de umidade usando um sistema de medidor de umidade para reduzir o excesso de secagem e permitir que os operadores saibam quando puxar a carga. De preferência, este medidor de umidade no forno terá um recurso de desligamento automático.

Cronogramas de secagem em estufa

A secagem satisfatória em forno geralmente pode ser realizada regulando-se a temperatura e a umidade do ar circulante para controlar o teor de umidade da madeira serrada a qualquer momento. Esta condição é alcançada aplicando-se programas de secagem em forno. O objetivo desejado de uma programação apropriada é garantir a secagem da madeira serrada na taxa mais rápida possível, sem causar degradação questionável. Os seguintes fatores têm uma influência considerável sobre os cronogramas.

As espécies

Variações nas propriedades anatômicas, físicas e mecânicas entre as espécies afetam os tempos de secagem e os resultados gerais.

A espessura da madeira serrada

O tempo de secagem está inversamente relacionado à espessura e, em certa medida, à largura da madeira serrada.

Se as tábuas de madeira são serradas, serradas planas ou serradas bastardas (serras mistas)

O padrão de serragem influencia a distorção devido à anisotropia de contração.

Degradação de secagem permissível

Cronogramas de secagem agressivos podem causar rachaduras e distorções na madeira.

Uso pretendido de madeira

Os requisitos mecânicos e estéticos exigirão diferentes alvos de umidade, dependendo do uso pretendido.

Considerando cada um dos fatores, nenhum esquema é necessariamente adequado, mesmo para cargas semelhantes da mesma espécie. É por isso que há tantas pesquisas de secagem de madeira voltadas para o desenvolvimento de programações de secagem eficazes.

Forno de desumidificação

Uma câmara de desumidificação pode ser um sistema não ventilado (circuito fechado) ou um sistema parcialmente ventilado que usa uma bomba de calor para condensar a umidade do ar usando o lado frio do processo de refrigeração (evaporador). O calor assim recolhido é enviado para o lado quente do o processo de refrigeração (condensador) para reaquecer o ar e devolver esse ar mais seco e quente para o interior do forno. Os ventiladores sopram o ar pelas pilhas como em um forno normal. Esses fornos tradicionalmente operam de 100 ° F a 160 ° F e usam cerca de metade da energia de um forno convencional.

Forno a vácuo

Esses fornos podem ser os mais rápidos para secar e mais eficientes com o uso de energia. No vácuo, a água ferve a uma temperatura mais baixa. Além da velocidade, um forno a vácuo também pode produzir uma melhor qualidade da madeira.

A baixa pressão ambiente reduz o ponto de ebulição da água, mas a quantidade de energia necessária para transformar o líquido em vapor é a mesma. A economia vem de não ser necessário aquecer um edifício enorme e não ser necessário ventilar o calor enquanto reduz a umidade.

Uma vez que toda a água livre pode ser removida abaixo de 115'F, a qualidade é melhorada.

Enquanto a secagem convencional usa ar quente e seco para retirar a água da superfície, os fornos a vácuo podem ferver a água de dentro da madeira. Isso permite que um bom forno a vácuo seque madeira muito grossa muito rapidamente. É possível secar 12/4 Red Oak fresco da serra a 7% em 11 dias.

Uma vez que a madeira é seca com um gradiente de vapor - pressão de vapor à pressão ambiente - a umidade pode ser mantida muito alta. Por causa disso, um bom forno a vácuo pode secar Carvalho Branco de 4,5 "de espessura recém-saído da serra a 8% em menos de um mês. Uma façanha que antes se pensava ser impossível.

Forno solar

Um forno solar é um cruzamento entre a secagem em estufa e a secagem ao ar. Esses fornos são geralmente uma estufa com um ventilador de alta temperatura e respiros ou um sistema de condensação. Os fornos solares são mais lentos e variáveis ​​devido ao clima, mas são de baixo custo.

Tempero de água

A imersão em água corrente remove rapidamente a seiva e, em seguida, a madeira é seca ao ar. "... reduz a elasticidade e durabilidade da madeira e também a torna quebradiça." Mas há perspectivas concorrentes, por exemplo, "Duhamel, que fez muitos experimentos sobre este assunto importante, afirma que a madeira para uso do marceneiro é melhor colocada na água por algum tempo e depois seca; pois torna a madeira menos sujeita a deformações e rachadura na secagem; mas, ele acrescenta, 'onde a força é necessária, não deve ser colocado na água.' "

Ferver ou tempero a vapor

A submersão em água fervente ou a aplicação de vapor aceleram a secagem da madeira. Diz-se que este método causa menos encolhimento "... mas é caro de usar e reduz a resistência e elasticidade da madeira."

Tempero químico ou salgado

O tempero com sal é a submersão da madeira em uma solução de ureia, nitrato de sódio, que atuam como desidratantes. Em seguida, a madeira é seca ao ar.

Tempero elétrico

O tempero elétrico envolve a passagem de uma corrente elétrica pela madeira, fazendo com que o calor se acumule, secando a madeira. Este método é caro, mas é rápido e de qualidade uniforme.

Defeitos de secagem

Os defeitos de secagem são a forma mais comum de degradação da madeira, ao lado de problemas naturais como nós (Desch e Dinwoodie, 1996). Existem dois tipos de defeitos de secagem, embora alguns defeitos envolvam ambas as causas:

1. Defeitos por anisotropia de contração, resultando em empenamento: escavação, arqueamento, torção, curvatura, mola e diamante.
2. Defeitos por secagem irregular, resultando na ruptura do tecido da madeira, como cheques (superficiais, ponta e interna), fendas nas pontas, favos de mel e endurecimento. Também pode ocorrer colapso, frequentemente mostrado como corrugação, ou o chamado “ washboarding” da superfície da madeira (Innes, 1996). O colapso é um defeito que resulta do achatamento físico das fibras acima do ponto de saturação da fibra e, portanto, não é uma forma de anisotropia de contração.

As organizações de padrões na Austrália e Nova Zelândia (AS / NZS 4787, 2001) desenvolveram um padrão para a qualidade da madeira. As cinco medidas de qualidade de secagem incluem:

1. gradiente de teor de umidade e presença de tensões residuais de secagem (endurecimento);
2. verificações de superfície, internas e finais;
3. colapso;
4. distorções;
5. descoloração causada pela secagem.

Forno de secagem de madeira

Uma variedade de tecnologias de forno de secagem de madeira existe hoje: convencional, desumidificação, solar, vácuo e radiofrequência.

Os fornos de secagem de madeira convencionais (Rasmussen, 1988) são do tipo pacote (sideloader) ou do tipo trilho (bonde). A maioria dos fornos de madeira dura são fornos de carregadeira lateral nos quais empilhadeiras são usadas para carregar pacotes de madeira no forno. A maioria dos fornos de madeira macia são tipos de esteira em que pacotes de madeira são carregados em fornos / vagões de esteira para carregar o forno.

Os fornos convencionais modernos de alta temperatura e alta velocidade do ar podem tipicamente secar madeira verde de 1 polegada de espessura (25 mm) em 10 horas até um teor de umidade de 18%. No entanto, o carvalho vermelho verde de 1 polegada de espessura requer cerca de 28 dias para secar a um teor de umidade de 8%.

O calor é normalmente introduzido por meio de vapor passando por trocadores de calor de aleta / tubo controlados por válvulas pneumáticas liga / desliga. Menos comuns são as válvulas pneumáticas proporcionais ou mesmo vários atuadores elétricos. A umidade é removida por meio de um sistema de aberturas, cujo layout específico geralmente é particular de um determinado fabricante. Em geral, o ar frio e seco é introduzido em uma extremidade do forno, enquanto o ar úmido e quente é expelido na outra. Os fornos convencionais de madeira dura também requerem a introdução de umidade por spray de vapor ou sistemas de nebulização de água fria para evitar que a umidade relativa dentro do forno caia muito durante o ciclo de secagem. As direções do ventilador são normalmente invertidas periodicamente para garantir a secagem uniforme de cargas maiores do forno.

A maioria dos fornos de madeira macia opera abaixo de 115 ° C (239 ° F) de temperatura. As programações de secagem em fornos de madeira de lei normalmente mantêm a temperatura do bulbo seco abaixo de 80 ° C (176 ° F). As espécies difíceis de secar não podem exceder 60 ° C (140 ° F).

Os fornos de desumidificação são muito semelhantes aos fornos convencionais na construção básica. Os tempos de secagem são geralmente comparáveis. O calor é fornecido principalmente por uma unidade de desumidificação integral que também serve para remover a umidade. O calor auxiliar é frequentemente fornecido no início da programação, quando o calor necessário pode exceder o calor gerado pela unidade DH.

Os fornos solares são fornos convencionais, normalmente construídos por amadores para manter baixos os custos de investimento inicial. O calor é fornecido por meio da radiação solar, enquanto a circulação interna do ar é tipicamente passiva.

Em 1949, uma empresa de Chicago lançou um forno de secagem de madeira que usava lâmpadas infravermelhas que, segundo eles, reduziam o tempo de secagem padrão de 14 dias para 45 minutos.

Novas tecnologias de secagem de madeira incluem o uso de pressão atmosférica reduzida para tentar acelerar o processo de secagem. Existe uma variedade de tecnologias de vácuo, variando principalmente no método em que o calor é introduzido na carga de madeira. Os fornos a vácuo de platten de água quente usam placas de aquecimento de alumínio com a água circulando como fonte de calor e normalmente operam em pressão absoluta significativamente reduzida. Descontínuo e SSV (vapor superaquecido) usam atmosfera para introduzir calor na carga do forno. A tecnologia descontínua permite que toda a carga do forno atinja a pressão atmosférica total, o ar na câmara é então aquecido e, finalmente, o vácuo é puxado. SSV funciona em atmosferas parciais (normalmente cerca de 1/3 da pressão atmosférica total) em um híbrido de tecnologia de forno a vácuo e convencional (os fornos SSV são significativamente mais populares na Europa, onde a madeira colhida localmente é mais fácil de secar do que as espécies encontradas na América do Norte) . Os fornos RF / V (radiofrequência + vácuo) usam radiação de microondas para aquecer a carga do forno e normalmente têm o custo operacional mais alto devido ao calor da vaporização ser fornecido pela eletricidade, em vez de combustível fóssil local ou fontes de resíduos de madeira.

Estudos econômicos válidos de diferentes tecnologias de secagem de madeira são baseados nos custos totais de energia, capital, seguro / risco, impactos ambientais, mão de obra, manutenção e degradação do produto para a tarefa de remoção de água da fibra de madeira. Esses custos (que podem ser uma parte significativa do custo total da planta) envolvem o impacto diferencial da presença de equipamentos de secagem em uma planta específica. Um exemplo disso é que cada peça do equipamento (em uma fábrica de madeira serrada), desde o aparador verde até o sistema de alimentação na laminadora, é o "sistema de secagem". Uma vez que milhares de diferentes tipos de fábricas de produtos de madeira existem em todo o mundo e podem ser integrados (madeira, compensado, papel, etc.) ou independentes (apenas madeira), os verdadeiros custos do sistema de secagem só podem ser determinados ao comparar os custos e riscos totais da planta com e sem secagem.

As emissões atmosféricas totais (prejudiciais) produzidas por fornos de madeira, incluindo sua fonte de calor, podem ser significativas. Normalmente, quanto mais alta a temperatura em que o forno opera, maior a quantidade de emissões produzida (por libra de água removida). Isso é especialmente verdadeiro na secagem de folheados finos e secagem em alta temperatura de madeiras macias.

Padrões OSHA relativos a instalações de forno a seco

1910.265 (f) (3) (i) (a): As portas do forno principal devem ser fornecidas com um método de mantê-las abertas enquanto o forno está sendo carregado.

1910.265 (f) (3) (i) (b): Os contrapesos nas portas verticais dos elevadores devem ser encaixotados ou protegidos de outra forma.

1910.265 (f) (3) (i) (c): Devem ser fornecidos meios adequados para prender com firmeza as portas principais, quando forem desengatadas dos transportadores e ganchos, para evitar que caiam.

1910.265 (f) (3) (ii) (a): Se os procedimentos operacionais exigirem acesso aos fornos, os fornos devem ser fornecidos com portas de escape que operem facilmente de dentro, girem na direção de saída e estejam localizados dentro ou perto do porta principal no final da passagem.

1910.265 (f) (3) (ii) (b): As portas de escape devem ter altura e largura adequadas para acomodar um homem de tamanho médio.

1910,265 (f) (4): Poços . Os poços devem ser bem ventilados, drenados e iluminados, e devem ser grandes o suficiente para acomodar com segurança o operador do forno junto com dispositivos operacionais como válvulas, amortecedores, hastes de amortecimento e armadilhas.

Veja também

• Shakes (madeira)

Referências

Leitura adicional

• ABARE (2000). Inventário de plantação nacional, março de 2000. 4p.
• Anon. (1997). Mercados de madeira, em casa e fora: produtores australianos capitalizando na demanda internacional. Pie, Boletim das Organizações Internacionais e Nacionais de P&D das Indústrias Primárias e Energia (PIE) da Austrália. Volume 7 (edição de verão): p14.
• Bootle, KR (1994). Madeira na Austrália: Tipos, propriedades e usos. McGraw-Hill Book Company, Sydney. 443p.
• Desch, HE e Dinwoodie, JM (1996). Madeira: Estrutura, Propriedades, Conversão e Uso. 7ª ed. Macmillan Press Ltd., Londres. 306p.
• Doe, PD, Oliver, AR e Booker, JD (1994). Um modelo não linear de deformação e teor de umidade de programas variáveis ​​de secagem de madeira dura. Proc. 4a Conferência Internacional de Secagem de Madeira da IUFRO, Rotorua, Nova Zelândia. 203-210pp.
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links externos

• Jornal de tecnologia de secagem
• Bois, Paul J .. "Handling, Drying and Storing Heavy Oak Lumber" US Forest Products Laboratory # 8 1978.