TESTEPOLICIA 1690826118119 Aula secagem H 1 pdf

Área de tecnologia e utilização de produtos florestais Métodos e equipamentos para secagem da madeira Objetivo: apresentar técnicas de montagem de pilhas e os principais métodos e equipamentos de secagem, visando reduzir o tempo de secagem e a ocorrência de defeitos 1 Porque secar a madeira? ✓ Madeira seca é mais leve (diminui custo de transporte) ✓ Os empenamentos e rachaduras ocorrem principalmente durante a secagem e os peças secas estão livres desses defeitos ✓ Madeira seca é mais rígida e resistente que a madeira úmida ✓ A secagem melhora o isolamento térmico, elétrico e acústico ✓ Elementos de fixação têm melhor desempenho em madeira seca ✓ Operações de colagem, usinagem e acabamento são muito mais fáceis de se realizar em madeira seca ✓ Madeira com baixas umidades tem menor risco de desenvolver mancha ou mofo resultante da atividade de fungos ✓ Madeira seca aceita melhor a impregnação de soluções preservantes sob pressão ✓ Madeira seca tem maior valor comercial Entendendo alguns conceitos 1) Mecanismos que controlam a secagem da madeira Mecanismo 1: Movimento da água do interior para o exterior ✓ Capilaridade: faz a água livre fluir através das cavidades celulares (poros). ✓ Difusão de vapor d’água nas cavidades celulares ✓ Difusão de água adsorvida na parede celular Mecanismo 2: Evaporação pela superfície ✓ Energia: promover evaporação da umidade ✓ Ambiente em torno da madeira deve ser capaz de absorver a umidade ✓ Circulação do ar através da pilha para remover a umidade evaporada ❑ Estes dois mecanismos não ocorrem de um modo sincronizado e também não se encontram sob a influência dos mesmos fatores ❑ A diferença entre mecanismo 1 e 2 ocasionam a maioria dos defeitos nas peças de madeira (encanoamentos, empenamentos, etc) 3 1) Mecanismos que controlam a secagem da madeira Mecanismo 1: Movimento da água do interior para o exterior ✓ Capilaridade: faz a água livre fluir através das cavidades celulares (poros). ✓ Difusão de vapor d’água nas cavidades celulares ✓ Difusão de água adsorvida na parede celular Eucalyptus delegatensis (Myrtaceae) 4 1) Mecanismos que controlam a secagem da madeira Mecanismo 2: Evaporação pela superfície ✓ Energia: promover evaporação da umidade ✓ Ambiente em torno da madeira deve ser capaz de absorver a umidade ✓ Circulação do ar através da pilha para remover a umidade evaporada Combinação desses fatores determina a taxa de secagem Esses fatores podem ser manipulados, minimizando defeitos de secagem e secando as madeiras mais rapidamente. Como? Técnicas adequadas! a) Energia controle adequado de temperatura é essencial para secagem com redução no tempo e na ocorrência de defeitos Funções da temperatura na secagem 1- Aquecer componentes da câmara de secagem e a madeira 2- Promover a movimentação da água na madeira 3- Evaporar a água da madeira Secagem ao ar livre: o calor é fornecido pelo sol Em estufas: o calor pode ser obtido com trocadores de calor, aquecidos com vapor d’água, água ou óleo quente ou resistência elétrica Requisitos básicos para secagem Umidade da madeira (%) Energia requerida na secagem em função da umidade da madeira Energia (MJ/kg)) 6 b) Ambiente Função: O ar deve ser capaz de absorver a umidade evaporada da superfície de madeira Efeito da baixa umidade relativa do ar ✓ Secagem mais rápida ✓ Cores mais vivas ✓ Cuidado: UR muito baixa no início da secagem pode resultar em taxa de secagem muito alta causando colapso e rachaduras em algumas espécies de madeira c) Circulação do ar Funções da ventilação: 1- Remover nuvens de umidade do entorno da pilha 2- Promover a transferência de calor dos trocadores de calor para a pilha 3- Homogeneizar a umidade das madeiras dentro das pilhas Velocidade de circulação do ar insuficiente - Umidade da ar excessivamente elevada - Secagem lenta na pilha de madeira ↓ Descoloração, mancha e bolor Altas velocidades de circulação Taxas de secagem excessiva ↓ Colapso, rachaduras e empenamentos Para teor de umidade baixo, a velocidade não é um fator crítico para secagem Requisitos básicos para secagem Velocidade do ar (ft/min) 1ft/min = 0,005 m/s Efeito da velocidade do ar na taxa de secagem Taxa de secagem (%/h) 8 Taxa de secagem Taxa de secagem (TS) resulta da combinação do mecanismo 1 (processos de movimentação da água na madeira) e mecanismo 2 (temperatura, umidade relativa do ar e velocidade de circulação do ar) Taxa de secagem define a qualidade da secagem: ✓ Secagem rápida: favorece a ocorrência de rachaduras, empenamentos e colapso ✓ Secagem lenta: favorece a ocorrência de manchas e mofo T: 27°C UR: 43% UE: 8% T: 22°C UR: 65% UE: 12,5% Rachaduras de superfície Secagem rápida favorece a ocorrência de rachaduras 10 12,5% (6 min) Manchas na madeira Secagem lenta favorece a ocorrência de manchas 11 Considerações sobre a montagem das pilhas 1. Separação de espécies e espessura 2. Orientação da pilha e dos tabiques em relação aos ventos predominantes 3. Espessura dos tabiques 4. Alinhamento dos tabiques 12 Considerações sobre a montagem da pilha 1) Madeira devem ser separadas por espécie, espessura e classe ✓ As espécies tem comportamentos distintos, requerem condições específicas e são comercializadas separadamente ✓ A separação das peças de madeira por espessura é indispensável pois peças de diferentes espessuras requerem tempos diferentes Aproveitamento do movimento do ar ✓ Tabiques devem ser dispostos na direção do vento Ventos favorecem o movimento horizontal do ar através da pilha Como promover movimento vertical do ar? Espessura dos tabiques ✓ Tabiques devem ter a mesma espessura ✓ Dimensão dos tabiques controla circulação de ar Camadas muito espaçadas: perda de espaço (em estufas) Camadas muito próximas: circulação de ar insuficiente Distancia entre camadas correta: circulação de ar adequada Montagem da pilha: 4 Alinhamento dos tabiques Alinhamento e espessura dos tabiques ✓ Tabiques devem estar alinhados verticalmente e horizontalmente Porque é importante alinhar os tabiques? Montagem da pilha: 4 Alinhamento dos tabiques Alinhamento dos tabiques ✓ Distribuição uniforme do peso ✓ Promove a circulação adequada de ar ✓ Evita rachaduras e empenamentos Alinhamento Espaçamento entre tabiques é definido em função da propensão à empenamentos Rachadura nas extremidades e empenamentos Evite deformações! Empenamento Métodos de secagem da madeira ✓ Secagem natural ou ao ar livre (temperatura ambiente) ✓ Circulação forçada ✓ Secagem solar – 30 a 60°C ✓ Secagem por condensação à baixas temperaturas (30-50 °C) ✓ Secagem convencional (50 -100 °C) ✓ Secagem à altas temperaturas (100 -180 °C) ✓ Secagem à vácuo ✓ Secagem por microondas ou por alta frequência 25% (12 min) Pátio de secagem ao ar livre Secagem ao ar livre Objetivo: evaporar a maior quantidade de água usando as forças da natureza Fatores ambientais que determinam a secagem ✓ Temperatura do ar (bulbo seco) ✓ Umidade relativa do ar (depressão do bulbo úmido) ✓ Taxa de circulação de ar Não é possível controlar esses fatores! No entanto, é possível realizar a secagem em tempos mais curtos e com menos defeitos adotando-se práticas adequadas Taxa de secagem (depende das condições climáticas) ✓ Início do processo é rápido e final do processo é lento Vantagens da secagem ao ar livre ✓ Baixo custo de capital. No entanto, dependendo do valor da madeira, secagem em estufa pode ser economicamente viável ✓ Não requer pessoal formalmente especializado Desvantagens da secagem ao ar livre ✓ Requer grandes áreas de armazenamento ✓ Falta de controle durante o processo de secagem ✓ Cronograma de secagem depende das mudanças nas condições climáticas ✓ Meses frios: taxa de secagem mais lenta ✓ Períodos quentes, úmidos ou abafado e com pouca ventilação: ocorrência de manchas e bolores ✓ Ventos quentes e secos podem aumentar a ocorrência de defeitos ✓ Umidade final normalmente é insuficiente para algumas utilizações Métodos de empilhamento para secagem da madeira 1)Empilhamento clássico (pilha entabicada) 2)Empilhamento em tesoura 3)Empilhamento em gaiola 4)Empilhamentos alternativos 24 1) Empilhamento clássico Métodos de empilhamento para secagem da madeira 25 Empilhando peças de diferentes dimensões ✓ As peças mais compridas devem ficar na parte inferior da pilha Empilhamento por lote Métodos de empilhamento para secagem da madeira 2) Pilha em tesoura Características ✓ Secagem bastante rápida, mas pode ocorrer empenamentos ✓ Indicado para a secagem inicial (acima do PSF) de madeiras de fácil secagem ✓ Não requer pessoal treinado e, quando se tratar de peças leves, a tarefa pode ser feita por um só operário Figure 279 Métodos de empilhamento para secagem da madeira 2) Pilha em tesoura Limitação: ✓ Pode ocorrer mancha na região de contato ✓ Indicado para espécies altamente permeáveis Métodos de empilhamento para secagem da madeira 3) Pilha em gaiola Características ✓ Podem ser triangulares ou quadrangulares ✓ Indicadas para secagem rápida de madeiras fáceis de secar ✓ Pilha pode ser montada por apenas um operário ✓ Necessidade de uma área muito grande para pouco volume de madeira ✓ Secagem é retardada na região onde as tábuas se apoiam umas sobre as outras ✓ Podem ocorrer manchas na região de contato em espécies susceptíveis a fungos ou manchas químicas 3) Pilha em gaiola (indicar níveis de densidade da pilha) Métodos de empilhamento para secagem da madeira 30 Métodos de empilhamento alternativos Métodos de empilhamento para secagem da madeira 31 Secagem da madeira em estufa convencional 32 Secagem em estufa convencional Vantagens ✓ Menor tempo para secagem (em relação a secagem ao ar livre) ✓ Maior controle sobre os defeitos de secagem ✓ Umidade final menor do que o obtido em secagem ao ar livre ✓ Atinge a umidade desejada em qualquer época do ano ✓ Redução da área de armazenamento da madeira ✓ Combate e elimina fungos, insetos ou larvas presentes na madeira ✓ Mantém coloração original da madeira Desvantagem ✓ Alto custo de implantação ✓ Requer operação e manutenção especializada Estufa de secagem convencional Sistema de carregamento por vagonetes ou por empilhadeiras 34 Estufas de secagem convencional Secagem da madeira a umidades pré-determinadas em qualquer época do ano e em qualquer condição climática 35 36 Secagem em estufa convencional Objetivo: acelerar o processo de secagem controlando calor, umidade relativa do ar e circulação do ar Uma estufa de secagem é composta por uma área hermeticamente isolada chamada de "câmara” e dispositivos para controlar artificialmente o ambiente Elementos de uma câmara de secagem: 1. Sistema de aquecimento do ar 2. Sistema de umidificação 3. Sistema de ventilação 4. Dispositivo para controlar a temperatura e UR do ar e a umidade da madeira (U%) 5. Sistema de comando e regulação (automático, semi-automático, manual) 37 Pilha de madeira Ventilador Aquecimento Umidificação Dampers Câmara Esquema simplificado de uma estufa de secagem Regulagem da T, UR e UM Elimina ar úmido Admite ar seco 38 Regulagem da T, UR e UM Estufa de secagem em operação Módulo de comando T: 50°C UR: 65% UE: 10,5% T: 41°C UR: 71% UE: 12,5% Controle das variáveis em secagem artificial 1. Sistema de aquecimento da temperatura Atuação 1 ↑ Temperatura do ar ↓ favorece a transferência da energia para as peças ↑ Temperatura da madeira ↓ (difusão e capilaridade) ↑ Evaporação da água pela superfície Atuação 2 ↑ temperatura ↓ pressão de saturação do vapor de água ↑ capacidade do ar em absorver vapor de água Mecanismos de aquecimento ✓ Gases quentes ✓ Vapor d’água ✓ Óleo / água quente em serpentinas haletadas ✓ Chama (fogo) exemplo ✓ Resistência elétrica Estufa de secagem convencional Sistema de aquecimento do ar à chama Controle das variáveis em secagem artificial: aquecimento 40 Controle das variáveis em secagem artificial 2. Sistema de controle da umidade relativa do ar (UR) ✓ Controle da capacidade do ar em receber maior ou menor quantidade de vapor de água Como controlar a UR do ar do secador? ✓ Sistema de aquecimento (↑ temperatura = ↑ capacidade de absorção de U) ✓ Fornecimento de vapor (similar a uma sauna) ✓ Admissão de ar seco e frio do ambiente externo (1º damper) ✓ Eliminação do ar úmido e quente do interior do secador (2º damper) 50% (25 min) Sistema de controle da umidade relativa do ar (UR) Controle das variáveis em secagem artificial: UR Válvula de vapor 42 Controle das variáveis em secagem artificial: UR Sistema de dampers ✓ Admissão de ar seco e frio de fora para dentro da estufa ✓ Eliminação do ar úmido e quente do interior para fora do secador Controle das variáveis em secagem artificial 3. Circulação do ar ✓ Transferência de calor do sistema de aquecimento para as madeiras ✓ Distribuição uniforme de calor ✓ Remover o vapor d’água da superfície da madeira Mecanismos de circulação Circuladores de ar ✓ Circulação do ar ▪ natural: 0,2 - 0,5 m/s ▪ Em estufa: 0,3 - 5 m/s ✓ Velocidade ideal: 2 m/s ✓ Potência = f (volume de ar a circular) Secagem por ventilação forçada ventilação forçada 45 Secagem por ventilação forçada ✓ O ar é forçado através da pilha por meio de ventiladores (soprando e aspirando) ✓ Método intermediário entre a secagem ao ar e em estufa quanto à complexidade, investimento e eficiência ✓ Os ventiladores podem ser controlados por umidostatos, que ligam e desligam o motor de acordo com a umidade ✓ Indicação: é utilizada em vários países para secagem e pré-secagem até 25-20% de umidade ✓ Eficiência técnica: quando a velocidade do ar atinge ~ 2 m/s ✓ Velocidade ótima: 2,5 a 3 m/s (critérios econômicos e não técnicos) Galpão de secagem acelerada usado em uma estação de secagem nos USA. A secagem deve ser cuidadosamente monitorada para evitar a rachaduras. Secagem por ventilação forçada ventilação forçada 47 Secagem por ventilação forçada Importante ✓ Ar forçado não pode atravessar grandes distâncias pois o ar se torna muito úmido no final do curso, reduzindo a eficiência da secagem (máx: 3 m) ✓ Ventiladores devem ser dimensionados adequadamente (diâmetros de 1500 a 1800 mm acionados por motores de até 7,5 HP) ✓ É eficiente quando a UR do ar é < 90% (ventiladores devem ser desligados quando a UR > 90%) Recomendação geral ✓ Os lotes devem ser separados por espécie, densidade, espessura, etc. ✓ A madeira deve ser empilhada e gradeada do mesmo modo que para secagem ao ar livre ou em estufa Secagem por ventilação forçada Instalação ✓ A secagem acelerada por ventiladores pode ser feita em um galpão ✓ O galpão não requer isolamento térmico ✓ O galpão pode ter parede nas duas extremidades e venezianas nas laterais, permitindo a entrada e saída de ar mas impedindo a entrada de chuva e sol Viabilidade ✓ Econômica: depende do custo da energia elétrica consumida ✓ Técnica: o método é eficiente Secagem por ventilação forçada Red oak (Quercus) ventilação forçada Espécie Dimensão Época de empilhamento Duração (dias) Variação da U da madeira (%) Red oak 2,5 cm Final de janeiro 56 de 80 para 28 White oak 2,5 cm Meio de janeiro 38 de 60 para 35 Red oak 3,0 cm Início de outubro 114 de 96 para 28 White oak 3,0 cm Início de outubro 40 de 52 para 31 50 Secagem por ventilação forçada Vantagens ✓ Secagem é mais rápida que ao ar livre, reduzindo o estoque de madeira, o custo e o risco de degradação ✓ O investimento de capital é inferior ao exigido em estufas padronizadas ✓ Secagem acelerada impede ou atenua a ocorrência de mancha por ataque biológico ou ação de oxidação resultando em peças mais brilhantes, coloridas e com maior valor econômico Desvantagens ✓ Umidade pode ser desuniforme (se o secador não é projetado e operado corretamente) ✓ Custos podem ser superiores aos do secagem ao ar livre, se terrenos adequados estão prontamente disponíveis com baixo custo de locação (aluguel e impostos) ✓ A disponibilidade de experiência e diretrizes operacionais é limitada Secagem por condensação ou desumidificação a baixa temperatura ventilação forçada 52 62,5% (32 min) Secagem por condensação a baixa temperatura ✓ Consiste em uma câmara onde é colocada a madeira e de um equipamento que retira do ar que circula pela câmara a umidade evaporada pela madeira por condensação por meio de uma bomba de calor ✓ A temperatura raramente excede 45°C ✓ Madeira deve ser empilhada e entabicada de acordo com as recomendações técnicas (alinhamento, espaçamento, espessura dos tabiques, etc) Ar quente e seco entra por cima Ar frio e úmido sai por baixo Secagem por condensação a baixa temperatura Mecanismo de secagem 1) Umidade é evaporada da superfície da madeira pelo ar quente e seco 2) Ar ganha umidade e perde calor 3)O ar circula pela pilha até atingir uma determinada umidade relativa 4) Ar úmido e frio é enviado ao desumidificador onde passa por aletas frias da bomba de calor e é resfriado até atingir o ponto de orvalho 5) A maior parte da umidade do ar é condensada e o ar frio e seco é reaquecido por meio de um sistema de aquecimento (resistência elétrica) 6) O ar aquecido e seco torna a passar pela pilha e o ciclo é reiniciado desumidificação 54 Estufa de condensação desumidificação 1. Compressor 2. Circulador 3. Evaporador 4. Condensador 5. Válvula de controle 6. Circulador principal 7. Dreno de água 8. Aquecedor auxiliar 9. Pilha de madeira Ar quente e seco Ar quente e úmido 55 Câmara de desumidificação ✓ A secagem é acompanhada pelo controle da umidade relativa do ar no interior da câmara (umidostato) ✓ Acompanhamento do processo de secagem pode ser feito pela medição da água extraída da madeira, que é coletada junto à colméia de condensação Ar quente e seco Ar quente e úmido Ar ganha umidade Programa de desumidificação da madeira | Fase | Umidade da madeira | UR% | URmax% | URmin% | |------|-------------------|-----|--------|--------| | 1 | >50% | 80 | 90 | 70 | | 2 | 50-30% | 50 | 60 | 40 | | 3 | 30% | 30 | 40 | 20 | TU da madeira >50%: UR do ar de 80%, com umidostato regulado para 90% e 70% TU da madeira entre 50% a 30%: UR do ar de 50%, com umidostato regulado para 60% e 40% TU da madeira <30%: umidade relativa do ar de 30%, com umidostato regulado para 40% e 20% ✓ A desumidificação é acionada quando a umidade relativa superior é atingida, e desligada quando atinge o limite inferior ✓ A desumidificação pode ser acionada de acordo com o tempo que o compressor permanece em funcionamento Estufa de condensação desumidificação 58 Secagem por condensação Vantagens ✓ Processo relativamente simples e fácil ✓ Não requer a presença física do operador durante a secagem ✓ Não necessita vapor d’água (dispensa caldeira) ✓ Consome menos energia que uma estufa convencional Desvantagens ✓ Processo relativamente demorado para madeiras muito úmidas (2x o tempo da estufa convencional) ✓ Exige consumo elevado de energia elétrica (0,6 a 1,5 kWh por kg de água extraída), se comparado à secagem por ventilação forçada ou ao ar livre ✓ Não há possibilidade de condicionamento para recuperação de peças com colapso, encurvamento superficial ou outros defeitos de secagem Secagem a altas temperaturas ventilação forçada 60 75% (38 min) Secagem a altas temperaturas ✓ Surgiu da necessidade de secar a madeira rapidamente ✓ No início, o processo foi pouco desenvolvido porque as altas temperaturas provocavam corrosão na estufa ✓ O desenvolvimento de materiais fabricados em alumínio e resistentes à corrosão possibilitou o desenvolvimento de processos de secagem em condições mais agressivas e promovendo secagens mais rápidas ✓ Indicado para secagem de madeira de conífera (nos USA, o método é bem consolidado para secagem de Pinus e outras espécies permeáveis) Processos de secagem: a TBU é mantida a 100°C e a TBS a 150°C (existe apenas vapor d’água na câmara) ✓ Método baseia-se na propriedade visco-elástica da madeira ✓ Sob altas temperaturas (transição vítrea), a madeira torna-se amolecida, flexível, maleável ✓ Nessa condição, a madeira torna-se menos propensa aos empenamentos e rachaduras Secagem a altas temperaturas ✓ Altas temperaturas favorece alta taxa de movimento de umidade e de evaporação ✓ Método requer alta velocidade de circulação de ar para manter alta taxa de transferência de calor e para remover água evaporada Particularidades do método ✓ Não é necessário abertura de janelas (dampers) para a saída de excesso de umidade (aspecto importante para economia de energia) ✓ A estufa deve ser equipada com equipamentos precisos para determinar a umidade da madeira, pois não é possível que o operador retire amostras para medição da massa de amostras controladoras Altas temperaturas Transição vítrea da madeira A temperatura de transição vítrea é definida como a temperatura que separa o comportamento sólido do comportamento líquido em um sólido amorfo (madeira: 70 e 200°C) Altas temperaturas 63 Altas temperaturas Secagem à altas temperaturas Vantagens ✓ Pode ser aplicado a uma vasta gama de espécies ✓ Rapidez na secagem ✓ Redução da incidência de defeitos como empenamentos e rachaduras Desvantagens ✓ Método é caro ✓ Exige consumo elevado de energia elétrica ✓ Requer equipamentos caros, sofisticados e precisos Altas temperaturas Secagem a vácuo ventilação forçada 66 Secagem da madeira à vácuo Secagem da madeira à vácuo está principalmente ligada a dois fenômenos: 1) A água é difundida devido à pressão: o vácuo aumenta a velocidade de movimento da água 2) A temperatura de ebulição da água está ligada à pressão:⬇pressão, ⬇TE Equipamentos ✓ Estufas à vácuo são normalmente cilíndricos, com um volume de 1,5 a 12 m³ (pequenos fornos) a até 80 m³ (fornos industriais) ✓ Alguns fabricantes produzem fornos retangulares (princípio progressivo com membranas) Vácuo não conduz calor! Como aquecer a madeira? ✓ Secagem da madeira a vácuo frequentemente está associada com outras técnicas, como alta-frequência, microondas, etc. ✓ A madeira pode ser empilhada em bandejas de alumínio, nas quais circula água quente Secagem da madeira à vácuo Vácuo 68 Princípio da secagem à vácuo Pratos ou bandejas aquecidas Vácuo 760 mm: 0.4 . 10-5 cm/s - (TE: 100°C) 60 mm: 1.8 . 10-5 cm/s - (TE: 40°C) 69 Fases da secagem à vácuo A secagem é processada em diferentes fases: 1. Aquecimento da madeira 2. Aquecimento é interrompido e a pressão da câmara é diminuída: a água movimenta-se do interior da madeira para a superfície e evapora (coeficiente de difusão é aumentado). 3. A madeira se resfria (enquanto a temperatura abaixa, o vácuo é mantido) 4. A umidade condensa-se no circuito da bomba de vácuo (equipada com um condensador) e na parede do autoclave 5. A água é removida do autoclave 6. A madeira é reaquecida e o ciclo é repetido até que umidade da madeira seja satisfatória Vácuo 70 Considerações sobre a secagem à vácuo ✓ Sistema mais "técnico" do que os fornos convencionais ✓ Preferível usá-lo após período de secagem ao ar livre ✓ Duração: seca de madeira (ρ=600kg/m³) com 27 mm de espessura de 35% para 10% de umidade em 4 dias Câmara retangular Secagem à vácuo Vantagens ✓ É possível secar todos os tipos de madeira a umidade de 5 a 6% ✓ Rapidez na secagem ✓ Redução da incidência de defeitos como empenamentos e rachaduras Desvantagens ✓ Mais caro do que os fornos convencionais ou desumidificação ✓ Exige uso de autoclave ✓ Se aquecido por chapas, exige consumo de energia ou combustível ✓ Em alguns casos exige associação com outros métodos Secagem em estufa solar ventilação forçada 73 87,5% (44 m) Secagem solar ✓ Câmara é aquecida pelos raios solares ✓ Consiste em uma câmara com uma ou mais paredes e teto translúcido que permitem a entrada dos raios solares com uma passagem mínima do ar aquecido de dentro para fora ✓ Desenvolvida a partir da necessidade de acelerar o processo de secagem sem aumentar o custo da operação e o gasto de energia ✓ Diferentes protótipos foram desenvolvidos em países tropicais (Brasil, Camarões, etc) Tipos de estufa solar ✓ Estufa com coletores internos ✓ Estufa com coletores externos Estufa solar com coletores internos ✓ Conhecida como “green-house” ✓ Construção: estrutura de madeira com teto translúcido (lona ou vidros) ✓ Coletor: formar ângulo com o plano horizontal igual a latitude do local Amazônia: coletores ficam na horizontal x região sul: coletores ficam mais inclinados ✓ Material para construção ▪ translucidez (para permitir a passagem da radiação) ▪ ↑ durabilidade ▪ ↓ custo vidro plano é um bom material; o polietileno tem boa transparência, mas baixa durabilidade e o PVC tratado é translúcido e durável, mas é caro) ✓ As paredes devem ser duplas (formação de um colchão de ar) ✓ Abaixo do teto deve haver um forro falso para absorver energia ✓ Sistema de ventilação ou exaustão para circulação do ar e retirada da umidade Estufa solar com coletor interno Estufa solar 77 Estufa solar com coletores externos ✓ O coletor e a estufa são separados ✓ O projeto é mais complexo e o custo é maior Transferência de calor por ar ✓ Mais simples e de menor custo, mas não permite armazenar calor ✓ O coletor é uma superfície translúcida colocada sobre áreas negras ✓ Circuladores movimentam o ar quente através da madeira Transferência de calor por líquido (água): ✓ Mais complexa e custosa, mas permite armazenamento de energia, propiciando secagem durante a noite ou período chuvoso ✓ O coletor aquece a água que é armazenada em um cilindro de cobre ✓ O cilindro alimenta serpentinas aletadas dentro da estufa ✓ Ventiladores circulam ar pelas serpentinas provocando aquecimento Estufa solar Blower Solar Collector79 Secagem em estufa solar Vantagens ✓ Baixo custo ✓ Aproveita energia solar Desvantagens ✓ Depende das condições climáticas 80 Secagem alternativa ventilação forçada 81 Outros métodos de secagem Secagem por alta frequência ✓ Madeira é colocada em um campo elétrico de alta frequência (1 milhão de ciclos por segundo) ✓ A madeira é aquecida até uma temperatura superior à ebulição da água devido a fricção molecular causada pela oscilação das moléculas ✓ Se não houver impedimento físico (madeira permeável), a secagem ocorre com rapidez ✓ Contudo, se a madeira for pouco permeável e o movimento de água for impedido, forma-se gradiente de pressão e há risco de explosão ou ruptura da madeira 82 Outros métodos de secagem Secagem por microondas Madeira é colocada em um campo eletromagnético A microonda interage com a molécula de água promovendo movimento rotacional nas moléculas de água e elevando-se a sua temperatura. A água é evaporada com maior facilidade Outros métodos 83