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Cálculo de Taxa de Secagem Calcule a taxa de secagem acima do PSF, abaixo do PSF, taxa de secagem total e elabore a curva de secagem da madeira de Pinus elliottii, considerando as seguintes condições: Dados: Dimensões da peça: 25mm de espessura, 10cm largura e 35cm de comprimento; Registro Tempo (H) Peso Atual (Pa) (g) Tu (%) 1 0 1010,0 92,1 2 15 928,4 76,6 3 30 777,1 47,8 4 45 669,5 30,5 5 60 600,0 14,1 6 75 569,8 8,4 Ts = Qae/Ae T Ts= Taxa de secagem (g/cm2h) Qae= Quantidade de água evaporada (g) Ae = Área de evaporação (cm2) T = Tempo (h) Cálculo da Taxa de Secagem Cálculo de Taxa de Secagem Ae= (Espessura x Largura)x2 + (Espessura x Comprimento)x2 + (Largura x Comprimento)x2 Ae = (2,5 x 10)x2 + (2,5 x 35)x2 + (10 x 35)x2 Ae = (25)*2 + (87,5)*2 + (350)*2 Ae = 50 + 175 + 700 Ae = 925 cm2 Qae (acima do PSF) = 1010 – 669,5 = 340,5 g T (acima do PSF) = 45 – 0 = 45 hs Qae (abaix do PSF) = 669,5 - 569,8 = 99,6 g T (acima do PSF) = 75 – 45 = 30 hs Qae (total) = 1010 – 569,8 = 440,2 g T (acima do PSF) = 75 – 0 = 75 hs Ae= 925 cm2 Cálculo da Taxa de Secagem TS = Qae/Ae T TS (acima PSF) = 340,5/925 * 45 = 0,00818 g/cm2h TS (abaixo PSF) = 99,6 /925 * 30 = 0,00359 g/cm2h TS (total) = 440,2/925 * 75 = 0,00634 g/cm2h Cálculo da Taxa de Secagem Curva de Secagem TU (%) Tempo (h) 92,1 0 76,6 15 47,8 30 30,5 45 14,1 60 8,4 75 UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS CENTRO DE ENGENHARIAS ENGENHARIA INDUSTRIAL MADEIREIRA SECAGEM DA MADEIRA PROF. LEONARDO OLIVEIRA Programas de Secagem da Madeira Pelotas, junho de 2025. Programas de Secagem O programa de secagem pode ser definido como uma sequência de temperaturas e umidades relativa ao ar, determinadas em função do teor de umidade da madeira, que será aplicada ao longo do processo de secagem. Programas de Secagem Um programa de secagem, devidamente, ajustado proporcionará a obtenção de madeira seca no teor de umidade desejado, com a mínima incidência de defeitos e no menor tempo possível. Programas de Secagem Um programa típico de secagem apresenta três fases distintas: ●Aquecimento inicial ●Secagem ●Controle de Qualidade (Uniformização e Condicionamento) Aquecimento Inicial É a fase na qual a madeira é aquecida, sem iniciar o processo de secagem. Deve ser gradativa, com a manutenção do maior teor de umidade relativa do ar dentro da câmara e a diferença entre TBS e TBU menor ou igual a dois. Aquecimento Inicial Essa condição pode ser obtida com o fechamento das aberturas (entrada e saída de ar), umidificação (vaporização) intensa e temperatura amena, até a carga de madeira atingir a temperatura inicial indica no programa de secagem. Aquecimento Inicial Hildebrand (1970) recomenda que o tempo de aquecimento seja de no mínimo uma hora por centímetro de espessura da peça de madeira. Para espécies refratárias este período deve ser prolongado, chegando a 12 ou mais horas de aquecimento. Aquecimento Inicial Fase de Aquecimento Inicial Tempo (h) Temperatura (ºC) Umidade (%) TBS TBU Diferença Higrométrica Relativa Equilíbrio 12,0 40 39 1,0 94 21,6 Aquecimento inicial para secagem de Eucalyptus grandis. Secagem Nessa fase inicia a secagem da madeira propriamente dita. Encerra-se o processo de vaporização, abre-se as entradas e saídas de ar e mantém- se a TBS. Secagem A TBS é mantida ou pouco elevada e a diferença entre os bulbos será aumentada gradativamente até a madeira atingir o PSF. Secagem Abaixo do PSF se elevada a TBS e intensifica a diferença entre TBS e TBU até o final da secagem. Secagem Teor de Umidade da Madeira (%) Temperatura (ºC) Umidade Relativa (%) TBS TBU SAT – 60 50 45 75 60-40 50 44 70 40-30 50 42 60 30-25 55 43 50 25-20 60 46 45 20-15 70 52 40 15-10 75 57 40 Programa de Secagem da madeira de Mogno (USDA, 1961) Uniformização O principal objetivo da uniformização é reduzir a variação da umidade que ocorre entre as peças de madeira que constituem a carga. Uniformização De acordo com Pratt (1974), uma variação de 2% na umidade final da secagem pode ser considerada aceitável do ponto de vista prático. Em função da exigência do cliente e de mercado esta amplitude pode que ser alterada. Uniformização Os procedimentos para a uniformização dos teores de umidade das peças são: ●Quando a amostra mais seca alcançar um teor de umidade cerca de 2% abaixo do TUF desejado, deve-se estabelecer uma UEq na estufa igual ao desta amostra, mantendo-se a mesma TBS; Uniformização Os procedimentos para a uniformização dos teores de umidade das peças são: ●Manter essas condições até que a amostra mais úmida atinja o TUF desejado. Uniformização Teor de Umidade Final (TUF) (%) Teor de Umidade da Amostra mais Seca (%) Teor de Umidade de Equilíbrio durante a Uniformização (%) Teor de Umidade da Amostra mais Úmida (%) 8 6 6 8 Condicionamento O condicionamento visa amenizar o gradiente de umidade em cada peça da carga e aliviar as tensões internas que se desenvolvem na madeira durante a secagem. Este procedimento é indispensável quando a madeira destina-se a usinagem após a secagem. Condicionamento Os procedimento usuais para o condicionamento são: ● Quando a amostra mais úmida atingir o teor de umidade médio desejado, eleva-se a UEq dentro da câmara em 4% acima deste valor, mantendo a temperatura de bulbo seco com o valor correspondente a temperatura mais elevada utilizada durante o programa. Condicionamento ● Mantêm-se esta condição até o final do processo, quando as tensões forem aliviadas (verificado pelo “teste do garfo”). A fase de condicionamento pode ter de 4 a 48 horas de duração, dependendo da espécie, espessura das peças e temperaturas utilizadas. Condicionamento Resfriamento Após a realização das fases do programa de secagem é feito o resfriamento da madeira, ou seja, a estufa é desligada e a madeira será mantida na câmara até atingir a temperatura ambiente. Este procedimento visa evitar choques térmicos na madeira, o que pode causar defeitos. Programas de Secagem Os programas secagem podem ser de dois tipos: ●Programas Umidade-Temperatura ●Programas Tempo-Temperatura Os programas regidos pelo teor de umidade da madeira tomam como base o potencial ou gradiente de secagem (PS): PS = TU madeira / UEq O PS expressa a severidade ou a suavidade das condições de secagem. Programas Umidade-Temperatura Programas Umidade-Temperatura Pode-se estabelecer um PS fixo para todo o programa ou diferenciados para cada faixa de temperatura. Para refratárias recomenda-se PS baixos, enquanto, que para madeiras de fácil secagem utiliza-se PS mais elevados. Umidade Madeira (%) Temperatura (ºC) Umidade (%) Potencial SecagemTbs Tbu Dep. Relativa Equilíbrio Aquecimento 40 39 1,0 94 21,6 - 60 40 38,5 1,5 91 19,8 3,03 50 40 37,5 2,5 85 17,0 2,94 40 40 36 4,0 77 14,1 2,84 30 40 35 5,0 72 12,8 2,34 25 50 44 6,0 70 11,4 2,19 20 58 50 8,0 63 9,5 2,10 15 65 52 13,0 50 7,0 2,14 10 65 43 22,0 29 4,5 2,22 Uniformização 65 55 10,0 59 8,0 - Condicionamento 65 61,5 3,5 83 14,0 - Programas Tempo-Temperatura A repetição do emprego de um programa para secar a mesma madeira (espécie, espessura, procedência, uso final) em um mesmo secador, permite a adoção prática das interferências em conhecidos intervalos de tempo. Programas Tempo-Temperatura Programas de Tempo-Temperatura são uma consequência do uso repetitivo dos Programas de Umidade-Temperatura, sendo mais práticos. Entretanto, são menos precisos e mais sujeitos a erros. Atividade de Aula Elabore um Programa de Secagem para madeira de Pinus sp. de 1 polegada de espessura, considerando a temperatura de bulbo seco (TBS) inicial de 60ºC e final de 72ºC, adotando um Potencial de Secagem de 3,0 durante todo o processo. Umidade Madeira (%) Temperatura (ºC) Umidade (%) Potencial SecagemTbs Tbu Dep. Relativa EquilíbrioAquecimento - 60 60 3,0 50 3,0 40 3,0 30 3,0 25 3,0 20 3,0 15 3,0 10 72 3,0 Uniformização - Condicionamento -