Comparação entre dois métodos de empilhamento na
secagem ao ar de Pinus taeda.
DANIEL MATOS GOULART1
ELIANE SANTOS DA ROCHA ELEOTÉRIO2
MAUREEN VOIGTLAENDER1
MURILO PRADO DE LIMA1
JACKSON ROBERTO ELEOTÉRIO3
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 89010-971 Blumenau (SC)
[email protected]
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 m3 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
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/cm3 e 183% de umidade inicial. As
dimensões nominais eram de 3 m de comprimento, 20 cm de largura e 2,5 cm de espessura.
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 2003.
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 oC 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
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 R2aj de 95,5% e o modelo 2 para empilhamento vertical, com R2aj de 95,2%. GATTO
(2002) obteve comportamento similar na secagem ao ar de lenha.
U = 0,14777-0,00444*t+6,01971*t-1+0,00005238*t2
(1)
U = -0,21920+0,00487*t+7,84686*t-1
(2)
A derivada dos modelos 1 e 2 demonstra a redução de umidade em função do tempo
(Figura 2).
5%
200%
180%
0%
160%
Horizontal
Modelo Horizontal
Vertical
Modelo Vertical
Taxa Horizontal
Taxa Vertical
120%
-5%
-10%
100%
-15%
80%
-20%
Redução de Umidade (%/dia)
Teor de Umidade (%)
140%
60%
-25%
40%
-30%
20%
0%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
-35%
100
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.
Coeficiente de Variação (%)
35,0%
30,0%
Horizontal
25,0%
Vertical
20,0%
15,0%
10,0%
5,0%
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.
3.2. Situação Final
3.2.1. 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.
3.2.2. Defeitos de secagem
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 Intensidade % de peças com
peças média (%) 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
50,0
0,14
0,0
Vertical
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;
•
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, 1984.
FOREST PRODUCTS LABORATORY. Air Drying of Lumber. Madison, WI: U.S.
Department of Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory, 1999. 62 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, 2002. 70p. 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, 1992. p. 4759.