I SEMANA DA TECNOLOGIA DA MADEIRA CURSO TÉCNICO PARA O SETOR DE PRODUTOS DE MADEIRA

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1 I SEMANA DA TECNOLOGIA DA MADEIRA CURSO TÉCNICO PARA O SETOR DE PRODUTOS DE MADEIRA SECAGEM DE MADEIRAS Ivaldo P. Jankowsky Inês Cristina M. Galina Telefone: Home page: anpm@anpm.org.br

2 1. INTRODUÇÃO MADEIRA MATERIAL COM AMPLA GAMA DE APLICAÇÕES DEMANDA REDUZIDA DE ENERGIA RECURSO RENOVÁVEL HIGROSCÓPICO INSTABILIDADE DIMENSIONAL

3 2. IMPORTÂNCIA DA SECAGEM SECAGEM = ETAPA MAIS IMPORTANTE NOS PROCESSOS DE MANUFATURA DOS PRODUTOS A BASE DE MADEIRA Redução da massa e redução dos recursos de transporte; Aumento da resistência a ataques de fungos e insetos; A maior retração ocorre durante a secagem, portanto as possíveis deformações (empenamentos) e rachaduras ocorrerão durante essa fase; Melhora as propriedades mecânicas, tais como resistência à compressão, à flexão e dureza;

4 Melhora a resistência das uniões feitas com pregos e parafusos; Melhora a colagem e o tratamento químico da madeira. O acabamento feito com tintas, vernizes, e lacas, tem melhor resultado com a madeira seca; A secagem aumenta a resistência elétrica da madeira, tornando-a um isolante elétrico e térmico; Melhora a trabalhabilidade da madeira, como torneamento, fresagem, furação, e lixamento; A madeira seca auxilia no equilíbrio da umidade do ar dentro de ambientes fechados.

5 3. CONCEITOS BÁSICOS TEOR DE UMIDADE QUANTIDADE DE ÁGUA PRESENTE NA MADEIRA, EXPRESSA EM PORCENTAGEM [%] Determinação do teor de umidade pelo método gravimétrico (secagem a 103ºC) Massa úmida (Mu) Estufa a 103ºC (± 2) Massa constante massa seca (Ms)

6 Cálculo de Umidade da Madeira Umidade Base Seca mais usual Mu - Ms Um (%) = Ms x 100 Umidade Base Úmida não recomendada para madeira maciça Mu - Ms Um (%) = Mu x 100

7 Medidores elétricos de umidade - TIPO RESISTÊNCIA - TIPO PERDA DE POTÊNCIA - TIPO CAPACITIVO MEDIDORES ELÉTRICOS DO TIPO RESISTÊNCIA VANTAGENS RESULTADOS IMEDIATOS TRABALHO REDUZIDO PERMITE MAIOR AMOSTRAGEM NÃO DESTRUTIVO MEDIDORES PORTÁTEIS ACOMPANHAMENTO DA SECAGEM DESVANTAGENS MENOR PRECISÃO FAIXA DE UTILIZAÇÃO (5 A 25%) NECESSIDADE DE CORREÇÕES ESPÉCIE TEMPERATURA GRADIENTES DE UMIDADE

8 Ponto de Saturação das Fibras - PSF Parede da fibra saturada e sem água capilar LUME - ÁGUA CAPILAR PAREDE CELULOSE HEMICELULOSES LIGNINA EXTRATIVOS ÁGUA HIGROSCÓPICA Umidade de Equilíbrio - UE Madeira em equilíbrio de umidade (higroscópica) com o ambiente

9 U = MÁXIMA ÁGUA CAPILAR VARIA APENAS MASSA U = PSF U = UMIDADE DE EQUILÍBRIO U = 0% ÁGUA HIGROSCÓPICA VARIAM MASSA, VOLUME, PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS

10 VARIAÇÃO DIMENSIONAL (retratibilidade) RADIAL T TANGENCIAL LONGITUDINAL T R R T R T T R T

11 4. DEFEITOS RELACIONADOS COM A SECAGEM EMPENAMENTOS DISTORÇÕES DA PEÇA EM RELAÇÃO AOS PLANOS ORIGINAIS DAS SUPERFÍCIES Encanoado/Abaulamento; Longitudinal/Encurvamento; Arqueamento; Torcimento; Encurvamento complexo.

12 EMPENAMENTOS CAUSAS DOS EMPENAMENTOS DURANTE A SECAGEM: PROBLEMAS DA PRÓPRIA MADEIRA FALHAS NO EMPILHAMENTO FALTA DE RESTRIÇÃO NA PILHA APÓS A SECAGEM: A MADEIRA ESTÁ TENSIONADA, POR SECAGEM DESUNIFORME OU FALTA DE CONDICIONAMENTO

13 COLAPSO É EVIDENCIADO PELA CONTRAÇÃO ANORMAL E IRREGULAR DA PEÇA, CAUSANDO DEPRESSÕES E ACHATAMENTOS NAS SUPERFÍCIES. OCORRE ANTES DO PONTO DE SATURAÇÃO DAS FIBRAS (PSF), OU SEJA, ANTES QUE A CONTRAÇÃO NORMAL TENHA COMEÇADO.

14 RACHADURAS RACHADURAS DE TOPO RACHADURAS DE SUPERFÍCIE RACHADURAS INTERNAS ENDURECIMENTO SUPERFICIAL CAUSA PRINCIPAL DAS RACHADURAS = TENSÕES DE SECAGEM

15 RACHADURAS CALOR AR UMIDADE ÁGUA TENSÃO CAPILAR TENSÕES DE SECAGEM U < 30% RETRAÇÃO U > 30% U < 30% RETRAÇÃO TRAÇÃO COMPRESSÃO TRAÇÃO

16 RACHADURAS

17 RACHADURAS

18 5. PREPARAÇÃO DA MADEIRA PARA A SECAGEM CARACTERÍSTICAS DA CARGA ESPÉCIE ESPESSURA UMIDADE INICIAL AMOSTRAS DE CONTROLE ESCOLHA DAS AMOSTRAS COLOCAÇÃO DAS AMOSTRAS NA CARGA EMPILHAMENTO

19 EMPILHAMENTO FUNÇÃO DA PILHA: ACOMODAR A MADEIRA NO SECADOR, DE FORMA A PERMITIR A CIRCULAÇÃO DO AR. A PILHA TEM DE SER ESTÁVEL E RESTRINGIR A MOVIMENTAÇÃO DA MADEIRA (EMPENAMENTOS).

20 EMPILHAMENTO MONTAGEM CORRETA DA PILHA PADRONIZAÇÃO DOS TABIQUES; ALINHAMENTO VERTICAL DOS TABIQUES; ARRUMAÇÃO DOS TABIQUES NAS PONTAS DAS PEÇAS ALINHAMENTO DAS PONTAS DOS TABIQUES COM A LATERAL DA PILHA; ALINHAMENTO OU ESQUADRO DAS PILHAS; DIMENSÕES DAS PILHAS.

21 EMPILHAMENTO

22 EMPILHAMENTO

23 EMPILHAMENTO

24 EMPILHAMENTO

25 6. SECAGEM CONVENCIONAL PROCESSO EM QUE AS TEMPERATURAS DE OPERAÇÃO VARIAM ENTRE 40 C E 90ºC, EXECUTADO EM UM SECADOR CONVENCIONAL

26 SECADOR CONVENCIONAL Equipamento que possui: Sistema de aquecimento Sistema de umidificação Sistema para troca de ar Sistema de ventilação forçada Permite controlar: Temperatura do ar Umidade relativa do ar Velocidade de circulação do ar

27 VANTAGENS DA SECAGEM CONVENCIONAL - processo flexível, aplicável a diferentes tipos de madeiras - maior controle sobre os defeitos da secagem - possibilidade de eliminar fungos e insetos - redução da umidade da madeira a teores desejados - processo de secagem artificial mais utilizado no mundo - o processo é conduzido de acordo com um PROGRAMA DE SECAGEM

28 PROGRAMAS DE SECAGEM TIPOS DE PROGRAMAS - TEMPERATURA X TEMPO - TEMPERATURA X POTENCIAL DE SECAGEM -TEMPERATURA X UMIDADE MAIS USUAL TIPO UMIDADE SEQUÊNCIA ESTUDADA DE TEMPERATURAS CRESCENTES E UMIDADES RELATIVAS DECRESCENTES, EM RELAÇÃO A UMIDADE DA MADEIRA.

29 PROGRAMAS DE SECAGEM PROGRAMA DE SECAGEM 3 FASES - AQUECIMENTO - SECAGEM PROPRIAMENTE DITA - UNIFORMIZAÇÃO E CONDICIONAMENTO

30 EXEMPLO DE UM PROGRAMA DE SECAGEM UMIDADE Ts (oc) Tu (oc) UR (%) UE (%) P S Aquecimento 45,0 44, ,2 ** Acima de 50 45,0 41, ,0 > 3, ,0 41, ,0 3, ,0 41, ,2 3, ,0 40, ,5 3, ,0 40, ,7 2, ,0 39, ,0 2, ,0 42, ,0 2, ,0 45,0 54 8,0 2, ,0 45,0 41 6,0 2, ,0 41,0 25 4,0 2,5 5 65,0 35,0 14 2,6 1.9 Uniformização 65,0 54,5 57 8,0 ** Condicionamento 65,0 61, ,0 **

31 ESCOLHA DO PROGRAMA DE SECAGEM - ESPÉCIES CONHECIDAS LITERATURA - ESPÉCIES NÃO CONHECIDAS CONSULTA TÉCNICA ENSAIO EM LABORATÓRIO TESTE EMPÍRICO TEXTO SOBRE ELABORAÇÃO DE PROGRAMAS DE SECAGEM

32 7. CONTROLE DE QUALIDADE

33 QUALIDADE DA MADEIRA SECA Umidade uniforme entre peças dentro da peça Tensões de secagem QUALIDADE TEMPO DE SECAGEM Defeitos de secagem

34 TESTES DE QUALIDADE DISTRIBUIÇÃO DA UMIDADE NA CARGA DISTRIBUIÇÃO DA UMIDADE NA ESPESSURA DAS PEÇAS TENSÃO DE SECAGEM TESTE DO GARFO

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37 Frequência (%) 80 Distribuição de Umidade e Tensões - Jatobá TENSÕES UMIDADE Nível de tensões Umidade média (%)

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39 I N D U S T R I A 1 - A 1 - B 2 3 ESPESOR deseada 2,0 2,5 4,0 4,0 DE LA TABLA media 2,0 2,3 3,9 4,1 (cm) variación 1,9 a 2,0 2,2 a 2,7 3,5 a 4,6 4,0 a 4,8 ESPES0R DEL deseada 2,2 2,5 2,2 2,5 SEPARADOR media 2,0 2,3 1,9 2,7 (cm) variación 2,1 a 2,4 1,0 a 2,5 1,6 a 2,4 1,7 a 4,0 DISTANCIA deseada 45,0 40,0 50,0 50,0 ENTRE SEPA- media 48,2 44,8 59,8 71,9 RADORES (cm) variación 36,0 a 53,0 25,0 a 57,0 46,0 a 75,0 42,0 a 83,0

40 I N D U S T R I A 1 - A 1 - B 2 3 PIEZAS SIN DEFECTOS (%) 66,6 55,0 50,0 54,0 ALABEO (%) 33,4 45,0 50,0 46,0 COLAPSO (%) 0,0 0,0 0,0 0,0 I N D U S T R I A 1 - A 1 - B 2 3 TENSIONES sin tension 40,4 0,0 0,0 23,1 DE baja 44,7 0,0 19,4 15,4 SECADO intensa 14,9 100,0 80,6 61,5 CONTENIDO deseada 8,0 8,0 12,0 12,0 HUMEDAD media 6,4 6,4 10,5 10,5 FINAL (%) variación 4,9 a 10,2 5,7 a 8,6 6,1 a 20,4 8,4 a 24,3

41 TESTES DE QUALIDADE O CONTROLE DE QUALIDADE DEVE SER DINÂMICO E BASEADO EM: # AVALIAÇÃO E REGISTRO DA SECAGEM # ANÁLISE DOS DADOS COLETADOS A CADA NOVA SECAGEM # TOMADA DE DECISÕES E MODIFICAÇÕES NO PROCESSO

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43 7. MANUTENÇÃO DO SECADOR A MANUTENÇÃO PREVENTIVA DO SECADOR DEVE SER FEITA NOS MESMOS MOLDES DA MANUTENÇÃO DOS OUTROS EQUIPAMENTOS DA LINHA DE PRODUÇÃO. OS PRINCIPAIS ITENS A SEREM INSPECIONADOS SÃO: OS CONJUNTOS MOTOR/VENTILADOR (VERIFICAR SENTIDO DE ROTAÇÃO, FIXAÇÃO E ANGULAÇÃO DAS PÁS, ROLAMENTOS); TUBULAÇÕES E VÁLVULAS NAS LINHAS DE VAPOR E CONDENSADO; MECANISMOS OU VÁLVULAS ACIONADORAS DAS JANELAS. ESPECIAL ATENÇÃO DEVE SER DADA À VELOCIDADE DE CIRCULAÇÃO DO AR EM RELAÇÃO À CARGA E A AFERIÇÃO DO SISTEMA DE CONTROLE

44 EMPRESA = ## MEDIÇÃO = Velocidade de circulação do ar DATA = # MADEIRA = # SECADOR = QME ESPESSURA = 40 mm FRENTE FUNDO Lado E Lado D Lado E Lado D 0,59 0,78 0,06 1,45 1,91 1,81 0,80 0,62 0,16 1,22 1,26 1,55 1,02 1,06 0,52 1,01 1,17 1,16 1,38 0,74 0,80 1,19 1,26 1,49 Valores médios (m/s) Valores médios (m/s) Lado Esquerdo 0,95 Superior 0,48 Lado Esquerdo 1,22 Superior 1,72 Meio 0,80 Meio 0,70 Meio 1,40 Meio 1,23 Lado Direito 0,39 Inferior 0,97 Lado Direito 1,50 Inferior 1,31 Geral 0,71 Geral 1,37

45 Temperatura (oc) Umidade (%) SENTIDO 1 Frente Fundo SENTIDO 2 Frente Fundo Secador QME T (controlador) T (aferida) Medição UE (controlador) UE (aferida-frente) UE (aferida-fundo)

46 Umidade (%) CURVA DE SECAGEM - Eucalyptus grandis, 25 mm Perda de Massa Medidor Elétrico Tempo (dias)