Comparação entre dois métodos de empilhamento na secagem ao ar de Pinus taeda.

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1 Comparação entre dois métodos de empilhamento na secagem ao ar de Pinus taeda. DANIEL MATOS GOULART 1 ELIANE SANTOS DA ROCHA ELEOTÉRIO 2 MAUREEN VOIGTLAENDER 1 MURILO PRADO DE LIMA 1 JACKSON ROBERTO ELEOTÉRIO 3 1 FURB Universidade Regional de Blumenau Curso de Graduação em Engenharia Florestal 2 FURB Universidade Regional de Blumenau Laboratório de Secagem de Madeiras 3 FURB Universidade Regional de Blumenau Complexo Tecnológico / Departamento de Engenharia Florestal Cx. Postal 888- CEP Blumenau (SC) jreleote@furb.br Resumo: Neste trabalho foram comparados os métodos de empilhamento horizontal e em V invertido na secagem ao ar da madeira de Pinus taeda. Ao longo de 3 meses foram avaliadas a velocidade da secagem e a variação no teor de umidade entre peças e, ao final deste período, a distribuição de umidade e defeitos. Cada método foi testado usando 1 m 3 de madeira recém-serrada, com densidade básica de 0,34 g/cm3, teor de umidade inicial de 183%. Para o empilhamento horizontal foram utilizados tabiques de 25 mm de espessura. O empilhamento vertical atingiu mais rápido um teor de umidade próximo de 20%, com menor coeficiente de variação entre as peças neste período, porém foi mais susceptível a reumedecimentos pelas chuvas. O teor de umidade final é estatisticamente diferente entre os métodos de empilhamento, sendo superior no empilhamento vertical. Ao longo das peças empilhadas verticalmente observou-se diferença significativa no teor de umidade, sendo superior na região em contato entre as tábuas. As peças localizadas na porção interna da pilha horizontal apresentaram teor de umidade 0,5% superior ao obtido nas peças externas, diferença esta estatisticamente significativa. Palavras-chaves: secagem ao ar, empilhamento, velocidade da secagem. 1. Introdução A secagem ao ar é uma alternativa simples e barata de se secar madeira principalmente por que pode ser conduzida próximo ao local de desdobro e não exige investimentos na compra de equipamentos. Além disso, a secagem ao ar pode ser combinada com a secagem em estufa

2 visando atingir teores de umidade mais baixos, com redução de custos e melhor aproveitamento da estufa. SANTOS (2002) sugere a combinação da secagem ao ar, até o ponto de saturação das fibras, com a secagem convencional e observa que a secagem combinada leva 31% a mais de tempo do que o uso somente da convencional, mas reduz em 78% o tempo de ocupação da estufa. Uma característica inalterável da secagem ao ar é que o teor de umidade final coincide com a umidade de equilíbrio do local, o que, dependendo da localidade e do uso da madeira pode ser muito elevado. Nas serrarias brasileiras dentre as formas de empilhamento de madeira para secagem ao ar, duas são, de maneira geral, mais freqüentemente utilizadas: empilhamento horizontal, utilizando-se tabiques, e empilhamento vertical ou em V invertido, sem o uso de tabiques. O empilhamento horizontal pode seguir vários formatos, inclusive de quadrado, mas o mais utilizado é aquele no qual se colocam as tábuas sobre uma base afastada do solo, em camadas sucessivas, afastadas por separadores, formando fardos ou pacotes. Geralmente a pilha recebe uma cobertura para que não fique diretamente exposta a chuvas. SANTINI (1992) sugere a montagem da pilha sobre uma base 50 cm acima do nível do solo. O método de empilhamento horizontal é o mais utilizado mundialmente e, segundo FOREST PRODUCTS LABORATORY (1999), oferece a vantagem de facilitar o transporte por empilhadeiras e, através de um bom alinhamento de tabiques, atua na prevenção dos empenamentos. Como desvantagem, este método de empilhamento exige custo adicional com cobertura, com a aquisição dos tabiques ou separadores e com pessoal visto que são necessárias duas pessoas para efetuar a operação de empilhamento. O empilhamento vertical ou em "V" invertido consiste em dispor as tábuas verticalmente nos dois lados de um cavalete entrecruzando-as. A pilha deve ficar sobre um suporte afastado do solo. De maneira geral não é usual cobertura neste tipo de empilhamento. Dentre as vantagens do empilhamento vertical está facilidade com que se monta a pilha visto que pode ser feita por uma única pessoa. Neste método, segundo FOREST PRODUCTS LABORATORY (1999), ocorre a secagem rápida da superfície das tábuas, o que reduz a probabilidade do surgimento de manchas embora torne as tábuas mais suscetíveis a ocorrência de rachaduras de topo e de superfície além do reumedecimento constante do topo das peças. Segundo CARLOS (1984), a construção e a disposição das pilhas no pátio de secagem são fatores decisivos para a obtenção de madeira seca ao ar com qualidade. O autor afirma que a pilha deve ser posicionada de forma que o fluxo normal do vento deve ser paralelo ao comprimento dos tabiques. Em Santa Catarina se observa que as industrias madeireiras, apesar de dominarem a tecnologia do processamento de madeira serrada, carecem de informações sobre os procedimentos adequados de secagem ao ar livre que, embora apresente a desvantagem de ser demorada, é ideal para pequenas serrarias que não lidam com grandes estoques e carecem de recursos para investir em equipamentos de secagem artificial. Este trabalho teve como objetivo avaliar a qualidade e produtividade dos métodos de empilhamento horizontal e vertical ou em V invertido, na secagem ao ar. 2. Material e Métodos As peças utilizadas para a comparação entre os métodos foram tábuas brutas de Pinus taeda, recém-serradas, com densidade básica de 0,34 g/cm 3 e 183% de umidade inicial. As dimensões nominais eram de 3 m de comprimento, 20 cm de largura e 2,5 cm de espessura.

3 Para o empilhamento horizontal foram utilizados tabiques com 25mm de espessura, distanciados 80 cm entre si. A pilha foi montada com 80 cm de largura sobre uma base distante 70 cm do solo (Figura 1a). Nesta pilha foram instaladas 16 amostras para o controle da umidade, dispostas em toda a largura da pilha e nas duas pontas, distantes ao menos 50 cm dos topos. Estas amostras tiveram suas extremidades impermeabilizadas com parafina quente para que se comportassem como uma peça inteira, sem perda de umidade pelos topos. Para o empilhamento em "V" invertido, as tábuas foram empilhadas sobre uma armação de madeira com 1,70m de comprimento e sobre uma pequena base que as mantinha afastadas 28cm do solo (Figura 1b). Foram instaladas 16 amostras de controle, dispostas na porção inferior e superior e dos dois lados das pilhas. A preparação destas amostras de controle seguiu a mesma metodologia que no empilhamento horizontal. a) b) Figura 1. Dois métodos de empilhamento para secagem ao ar: a) horizontal e b) vertical ou em V invertido. Ambas as pilhas foram orientadas longitudinalmente no sentido Norte-Sul, o que coincidiu com a direção predominante do vento perpendicular ao comprimento das peças, como recomendado por CARLOS (1984) e FOREST PRODUCTS LABORATORY (1999). Para a avaliação da velocidade da secagem, as amostras de controle eram retiradas da pilha, levadas para laboratório onde foram pesadas e, em seguida, recolocadas nas suas posições originais. Todas as 32 amostras de controle, 16 por tipo de empilhamento, foram pesadas em 60 dias, distribuídos ao longo de 3 meses de avaliação, da metade de março a metade de junho de Ao final do período de secagem estas amostras de controle foram mantidas até peso constante em uma estufa de secagem com ventilação forçada, a temperatura de 103±2 o C para determinação da massa seca. O teor de umidade ao longo do processo foi determinado pelo método gravimétrico. Para avaliar os defeitos de secagem e a distribuição final do teor de umidade, 16 tábuas por tipo de empilhamento, localizadas entre as peças que continham amostras de controle, foram retiradas e avaliadas. Os defeitos avaliados foram encanoamento, encurvamento e arqueamento. A distribuição do teor de umidade foi determinada através da retirada de 4

4 amostras por peça, distanciadas 0,6 m dos topos e entre si. A localização controlada destas peças possibilitou analisar a distribuição espacial da umidade nas pilhas de madeira. 3. Resultados e Discussão 3.1. Processo de secagem A secagem foi, inicialmente, mais rápida no empilhamento vertical, ocorrendo estabilização da umidade da madeira, em ambos os métodos de empilhamento, pouco acima de 20%, conforme o observado na Figura 2. Este comportamento foi citado por FOREST PRODUCTS LABORATORY (1999), que considera a maior velocidade de secagem obtida neste tipo de empilhamento vantajosa por reduzir a probabilidade de ataque por fungos e a ocorrência de manchas nas peças. No empilhamento vertical houve reumedecimentos mais intensos após períodos de chuva, devido à maior exposição, principalmente do topo da pilha, visto que neste tipo de empilhamento não há cobertura. Estes reumedecimentos são observados pelas elevações no teor de umidade após o segundo mês de secagem. Dois modelos de regressão foram ajustados para expressar o teor de umidade (U), em percentagem, em função do tempo (t), em dias. O modelo 1 para empilhamento horizontal, com R 2 aj de 95,5% e o modelo 2 para empilhamento vertical, com R 2 aj de 95,2%. GATTO (2002) obteve comportamento similar na secagem ao ar de lenha. U = 0, ,00444*t+6,01971*t -1 +0, *t 2 (1) -1 U = -0, ,00487*t+7,84686*t (2) A derivada dos modelos 1 e 2 demonstra a redução de umidade em função do tempo (Figura 2).

5 200% 5% 180% 0% Teor de Umidade (%) 160% 140% 120% 100% 80% 60% 40% Horizontal Modelo Horizontal Vertical Modelo Vertical Taxa Horizontal Taxa Vertical -5% -10% -15% -20% -25% Redução de Umidade (%/dia) 20% -30% 0% -35% tempo (dias) Figura 2. Umidade média das amostras de controle durante o processo de secagem ao ar nos métodos de empilhamento horizontal e vertical, modelos ajustados e taxa de secagem. A variabilidade do teor de umidade ao longo do processo, expressa pelo coeficiente de variação é apresentada na Figura 3. No empilhamento horizontal a maior dispersão do teor de umidade está no início do processo. Após um período de 1 mês a situação se inverte, com maior coeficiente de variação no empilhamento vertical, mais pronunciado após períodos de chuvas. 35,0% Coeficiente de Variação (%) 30,0% 25,0% 20,0% 15,0% 10,0% 5,0% Horizontal Vertical 0,0% 28/fev 20/mar 09/abr 29/abr 19/mai 08/jun 28/jun Data Figura 3: Coeficiente de variação do teor de umidade durante o processo de secagem ao ar nos métodos de empilhamento horizontal e vertical.

6 3.2. Situação Final Teor de umidade O teor de umidade final no método de empilhamento horizontal, de 22,3%, foi diferente estatisticamente do teor de umidade final no empilhamento vertical, de 25,3%, comparados pelo teste de Tukey com α = 5%. Entre as camadas da pilha horizontal não foi observada diferença significativa, permitindo analisar a pilha como uma única camada. Entre as peças externas, das bordas da pilha e as internas foi observada a diferença de apenas 0,5% no teor de umidade, sendo de 22,5% para as peças internas e de 22,0% para as externas. Apesar de pequena esta diferença foi estatisticamente significativa pelo teste de Tukey com α = 5%. Uma vista superior da pilha, com faixas de teor de umidade mostradas com cores diferentes é apresentada na Figura 4. Figura 4: Distribuição horizontal da umidade da madeira no empilhamento horizontal. Ao longo do comprimento da pilha houve a formação de um gradiente de umidade, porém, com diferença significativa pelo teste de Tukey com α = 5%, apenas entre o teor de umidade do ponto A e o dos outros três: O teor de umidade da posição A, na esquerda da Figura 4, com 23,13% de umidade, diferiu dos pontos B, com 22,19%, C com 22,04% e D, com 21,73%. No empilhamento vertical, em comparações pelo teste de Tukey, com α = 5%, verificou-se diferenças significativas entre as amostras retiradas ao longo do comprimento das peças. Valor superior e estatisticamente diferente foi obtido da peça retirada próxima a junção entre tábuas adjacentes. O teor neste ponto foi de 29,0%, diferindo dos pontos B, com 23,8%, C, com 23,9% e D, com 24,4%. Não houve diferença significativa entre os 2 lados da pilha Defeitos de secagem

7 Os defeitos analisados, encanoamento, arqueamento e encurvamento, foram transformados em valores relativos segundo a Norma Brasileira de Classificação de Madeiras de Coníferas (ABPM, 199_). Os valores encontrados são apresentados na Tabela 1. São diferenciadas as peças com defeito, independente da intensidade, a intensidade média e as peças com defeitos cuja intensidade represente desclassificação. Tabela 1: Defeitos de secagem de acordo com o tipo de empilhamento. Empilhamento % de peças Intensidade média (%) % de peças com defeito > 0,5% Encurvamento Horizontal 87,5 0,20 0,0 Vertical 81,2 0,32 6,25 Encanoamento Horizontal 18,7 0,83 12,5 Vertical 12,5 0,63 6,25 Arqueamento Horizontal 62,5 0,10 0,0 Vertical 50,0 0,14 0,0 A intensidade média do encurvamento foi maior no empilhamento vertical, tendo 6,25% das peças ultrapassado o limite estabelecido pela norma brasileira. No encanoamento maior intensidade média foi obtida no empilhamento horizontal, tendo 12,5% das peças ultrapassado o limite da norma, bem como 6,25% das peças do empilhamento vertical. O arqueamento foi mais intenso no empilhamento horizontal, porém sem ultrapassar, para ambos os tipos de empilhamento, o limite estabelecido em norma. 4. Conclusões As peças empilhadas verticalmente atingiram mais rapidamente teor de umidade em torno de 20%; O teor de umidade foi diferente entre os métodos de empilhamento, provavelmente em decorrência da maior vulnerabilidade do empilhamento vertical a reumedecimentos; A maior variabilidade no teor de umidade das peças empilhadas horizontalmente se inverte após aproximadamente um mês de secagem; Em ambos os tipos de empilhamento houve a formação de um gradiente de umidade ao longo do comprimento das peças; No empilhamento horizontal as peças externas secaram mais que as internas, mesmo em uma pilha estreita; Ao longo da altura, as camadas no empilhamento horizontal comportaram-se de maneira similar; Os dois lados do empilhamento vertical comportaram-se de maneira similar;

8 Os defeitos de secagem só foram superiores aos limites estabelecidos em norma para encurvamento no empilhamento vertical e encanoamento para ambos os métodos. 5. Referências Bibliográficas ABPM. Associação Brasileira de Produtores de Madeiras. Catálogo de normas de madeira serrada de pinus, Caxias do Sul. 199_. 34p. CARLOS, V.J. Secagem da Madeira ao Ar. Boletim ABPM, São Paulo, v.17, FOREST PRODUCTS LABORATORY. Air Drying of Lumber. Madison, WI: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory, p. GATTO, D. A. Avaliação quantitativa e qualitativa da utilização madeireira na região da quarta colônia de imigração italiana do Rio Grande do Sul. Santa Maria, 2002, 130p. Dissertação (Mestrado), Universidade Federal de Santa Maria. SANTOS, G.R.V. Otimização da Secagem da Madeira de Eucalyptus grandis (Hill ex Maiden). Piracicaba, p. Dissertação (Mestrado) - Escola de Agricultura "Luiz de Queiroz", Universidade de São Paulo. SANTINI, E. J. Métodos de secagem de madeira. In: SEMINÁRIO SOBRE SECAGEM DE MADERA, 1., 1992, Santa Maria. Anais... Santa Maria: UFSM/CEPEF/FATEC, p

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