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no capilar em, cm

d = densidade da água, g/cm3

r = raio do capilar, cm

β = tensão superficial da água, g/cm

Pode ser observado na figura 01, um menisco balanceado e outro não

balanceado. A pressão do vapor sobre o menisco balanceado(côncavo) é menor que

a pressão de vapor sobre o menisco não balanceado (plano), existindo portanto o

movimento de água capilar da direção do menisco mais côncavo em função do

gradiente de pressão criado pela evaporação na superfície superior e condensação na

inferior.

Segundo STAMM (1964), o movimento capilar é favorecido pelo aumento

da temperatura, pela existência de bolhas de ar no interior das células e pelo

aumento do diâmetro das pontuações.

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Figura 01 - Esquema simplificado do movimento de água em um capilar

 (adaptado de KOLLMANN & CÔTÉ, (1968))

3.2.2 MOVIMENTO DE DIFUSÃO DA ÁGUA NA MADEIRA

Abaixo do PSF o movimento da umidade através da madeira é considerado

um fenômeno de difusão. A água de impregnação move-se através das paredes

celulares por um gradiente de umidade, evapora e atravessa as cavidades celulares

por um gradiente de pressão de vapor, torna a condensar para atravessar as paredes

celular, e assim sucessivamente até atingir a superfície da madeira (HART, 1975).

Esta passagem de água de impregnação através das paredes celulares deve-se

ao “pulo molecular ao acaso” onde a moléculas pularam de um local de adsorsão

para outro apenas quando a força atraente e o trabalho de abrir a estrutura da

madeira forem maiores que as forças atraentes do local de origem. Logicamente as

moléculas adsorvidas na segunda camada ou em camadas moleculares subsequentes

terão mais facilidade de se mudar do que as moléculas da primeira camada. O

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movimento do vapor d’água através das cavidades celulares, câmaras de

pontuações, aberturas da membrana da pontuação e espaços intercelulares é

estabelecido quando grande parte das forças capilares cessam ficando nas cavidades

celulares apenas ar e vapor d’água, estabelecendo-se assim um gradiente de pressão

de vapor resultante de diferenças de umidade relativa do ar confinado nestes

espaços e do ar que envolve a madeira.

Como o fluxo e o gradiente são variáveis no tempo e no espaço, quando

seca-se a madeira, a segunda lei de FICK representada abaixo, é a que melhor

expressa o fluxo por difusão.

dm
dt

Dg d M
dx

=

2

2

onde:

dm/dt = quantidade de umidade removida (m) na unidade de tempo (t)

Dg = coeficiente de difusão médio (cm2/s)

d M
dx

2

2 = variação da umidade na distância (x)

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3.2.3 PROCESSO FÍSICO DA SECAGEM

No processo de secagem da madeira é fornecida energia térmica para

promover a retirada da umidade da madeira. A quantidade de energia necessária

para retirada da água varia com o teor de umidade que a madeira apresenta, como

pode-se observar no Gráfico 01.

3.2.3.1 Transferência de calor na secagem da madeira

A transferência de calor à superfície da peça de madeira ocorre por

convecção forçada (ventilação) e da superfície para o interior da madeira por

condução (molécula a molécula).

No início da secagem, quando a madeira está verde, a transferência de calor à

superfície é o fator mais importante, onde, altas velocidades do ar favorecem uma

secagem mais rápida. A medida que a madeira vai perdendo umidade o processo

físico de transferência de calor por difusão vai ganhando maior importância, não

sendo necessário grandes velocidades do ar. Atualmente existem equipamentos com

capacidade de variar a velocidade do ar durante a secagem da madeira.

3.2.3.2 Transferência de massa na secagem da madeira

A transferência de massa de moléculas de água ocorre do interior à superfície

da peça de madeira por capilaridade até aproximadamente o ponto de saturação das

0
100
200
300
400
500
600
700
800
900

1000

0 20 40 60 80 100 120 140
Teor de Umidade (%)

En
er

gi
a

(c
al

/g
)

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fibras (PSF + 30%) e abaixo do PSF a transferência de massa ocorre por difusão.

Da superfície da peça de madeira para o meio secante a transferência de massa

ocorre por difusão (moléculas d'água).

3.2.3.3 Fases da secagem

! Fase - 1 Retirada da água livre

Ocorre o movimento capilar da água do interior para a superfície da madeira,

sofrendo uma redução da umidade de forma linear, sem causar a contração da

madeira .

! Fase - 2 Retirada da água livre e higroscópica

Esta fase tem inicio quando o movimento capilar é bastante reduzido no

interior da madeira, iniciando o movimento de difusão para retirada da

água de impregnação. Nesta fase a convecção começa a perder em

importância, passando a ser mais importante a transferencia de calor por

condução.

O movimento de massa por difusão passa a ser intensamente interno e

externo. A difusão na madeira (interna) chamada impedida, ocorre por 3

caminhos;

! Lúmen – Pontoação - Lúmen – pontoação meio exterior.

! Lúmen – Parede – Lúmen – Parede – meio exterior (80 a 90%)

! Da parede celular para o meio exterior

PROCESSO DE DIFUSÃO é a transferência de moléculas de água de um

zona de alta pressão de vapor para outra de menor pressão de vapor gera um

movimento expontâneo que ocorre através dos gradientes de pressão.

A difusão da água fixada na parede celular é considerada um fenômeno

molecular chamado “pulo molecular ao acaso”. O coeficiente de difusão aumenta

rapidamente com o aumento do teor de umidade (a mobilidade das moléculas

adsorvidas aumenta com o aumento da polimolecularidade de fixação). A lei geral

de Fick quando aplicada a madeira, os valores calculados teoricamente representam

o dobro dos valores experimentais no sentido longitudinal e 30 vezes no sentido

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tangencial, atribuída a difusão impedida. Os principais fatores que influem no

coeficiente de difusão são proporcionais a temperatura e ao gradiente de umidade e

inversamente proporcionais a massa específica e a estrutura anatômica.

O TRANSPORTE DE UMIDADE DURANTE A SECAGEM DA MADEIRA É UMA

COMBINAÇÃO DO MOVIMENTO POR DIFUSÃO E POR CAPILARIDADE.

! Fase – 3

A importância da convecção é muito pequena, sendo a condução muito

importante. O movimento de massa é somente por difusão interna e externamente.

Obs. O ideal é manter a fase 1 o máximo de tempo possível

3.2.4 DETERMINAÇÃO DA UMIDADE DA MADEIRA

3.2.4.1 Método de secagem em estufa

O conteúdo de umidade da madeira é afetado pelo ambiente e pelas

características intrínsecas da espécie. A umidade afeta na trabalhabilidade, no

desempenho do produto e na venda do mesmo.

O método de secagem em estufa é utilizado para determinar o teor de

umidade da madeira, envolvendo a pesagem de amostras (peso inicial). A seguir, as

amostras são colocadas em estufa à temperatura de 103 + 20C, até peso constante. O

fase 1 -Linear

fase 2 - parabólica

fase 3 -Exponencial

50% U

Tempo (h)

Umidade (%)

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peso das amostras são consideradas constantes, quando após sucessivas pesagens

não haja mudança na leitura (+ 0,5g) num intervalo de tempo de 1 hora.

O teor de umidade (TU) da madeira é a relação entre a massa de água

presente em uma peça de madeira pela massa seca desta peça (anidra). Seu valor

numérico se expressa em porcentagem.

A determinação da umidade deve ser realizada em amostras retiradas da

carga de madeira submetida à secagem. Abaixo
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