Modelagem e simulação do processo de secagem de madeiras serradas de espécies tropicais brasileiras

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2009A modelagem e a simulação da secagem de madeira podem auxiliar na definição das condições adequadas de secagem para cada espécie, definidas pelo programa de secagem. Apesar de existirem outros métodos de secagem, a secagem convencional ainda é a mais utilizada, especialmente para madeiras tropicais. Entre as espécies para as quais há carência de informações relativas à secagem estão a muirapiranga (Brosimum rubescens e B. paraensis), a timborana ou fava-orelha-de-negro (Enterolobium schomburgkii) e a andiroba (Carapa guianensis). Para estas espécies foram determinados parâmetros necessários à modelagem do processo de secagem, como a difusividade efetiva e isotermas de sorção. As isotermas de sorção foram determinadas experimentalmente em câmaras com umidade relativa do ar ajustada com soluções salinas supersaturadas, nas temperaturas de 47, 60 e 85 °C. Os modelos de Hailwood e Horrobin (HH) e Gugenhein, Andersen e de Bôer (GAB) foram ajustados com os dados experimentais e utilizados para definir a umidade de equilíbrio nas condições de temperatura e umidade relativa determinadas nos programas de secagem. Cerca de cinqüenta peças por espécie foram submetidas à secagem nas temperaturas de 50 e 70 °C e umidades relativas de 20 e 60%. As curvas de secagem obtidas através das pesagens diárias permitiram a determinação da difusividade efetiva. Analisando o conjunto das três espécies, a difusividade apresentou alta correlação negativa com a massa específica básica da madeira. Os coeficientes convectivos de transferência de massa foram determinados experimentalmente, mas os valores obtidos foram considerados inconsistentes pela dificuldade de determinar o teor de umidade superficial da madeira e pela ausência de uma fase de secagem com taxa constante. Nos modelos foram utilizadas propriedades térmicas, coeficientes de transferência de massa e de calor obtidos através de relações empíricas. A validação da difusividade efetiva foi realizada através da aplicação em um modelo difusional, unidimensional, isotérmico, com coeficiente de transferência de massa infinito, discretizado pelo método dos volumes finitos. Foi possível reproduzir curvas de secagem e os gradientes de umidade em diferentes momentos durante a secagem. Em seguida foram simulados programas de secagem recomendados para cada uma das três espécies utilizando um modelo composto por uma equação da conservação da energia e uma equação da conservação da espécie química (balanço de massa para a água), sendo a condução de calor e a difusão de umidade os componentes principais destas equações

PROGRAMA PARA ESTIMATIVA DA UMIDADE DE EQUILÍBRIO DA MADEIRA

Neste trabalho, um programa para calcular a umidade de equilíbrio da madeira é introduzido. O programa, em linguagem Delphi, foi desenvolvido em dois módulos, utilizando como base as equações de Hailwood-Horrobin de um e dois hidratos

Caracterização de peças de madeira produzidas em serraria visando o controle de qualidade.

The performance of the saw to produce wood pieces can be measured by the precision of the pieces dimensions. An study was carried out in Cachoeira do Sul, RS, to quantify the mean and the variance of the wood pieces produced in a sawmill. The wood pieces produced by four kind of machine were evaluated. Two machine bandsaw with two saws: a twin bandsaw and a double circular saw headriss produce centered cants. The depth of the pieces was determined by two other machines, with multiple circular saw. The average, variances and the confidence interval was calculated to average and within piece variance produced by the four machine and between piece variance. The results show that the sawn wood pieces folow a normal distribution without tendency.A precisão das dimensões é uma característica que determina a qualidade de uma peça de madeira. Um estudo, numa serraria localizada em Cachoeira do Sul, RS, foi realizado com o objetivo de quantificar a magnitude da média e da variância das dimensões das peças de madeira produzidas. A largura e a espessura das peças produzidas por quatro tipos de serras foram avaliadas. Duas serras cortam as toras na largura e duas serras cortam na espessura. Foram calculadas as médias, variâncias e os intervalos de confiança para a média e a variância dentro e entre peças das dimensões de largura e espessura. Os resultados mostram que o corte das peças de madeira segue uma distribuição normal sem tendências

CRESCIMENTO DIAMÉTRICO DO PAU-FERRO (Astronium balansae) EM REFLORESTAMENTO NO MUNICÍPIO DE SÃO SEPÉ, RS

A técnica de análise de tronco foi testada para avaliar o crescimento de pau-ferro, Astronium balansae, em povoamento implantado no município de São Sepé, RS e, atualmente, com 12 anos de idade, bem como descrever através de modelos matemáticos o crescimento diamétrico e os incrementos médio e corrente anual para árvores do estrato dominante e dominado. Os resultados demonstraram a pertinência da técnica de análise de tronco para descrever o crescimento passado da espécie, e permitiram desenvolver modelos de alta precisão e bom ajuste para descrever o incremento corrente e médio anual. No período de observação os dados indicam que o culmínio do incremento corrente anual ocorreu aos seis anos e do incremento médio anual aos dez anos para a árvore do estrato dominante, não devendo, entretanto, esta constatação ser tomada como definitiva antes da medição do crescimento em árvores de maior idade, o que permitirá verificar ou não a continuidade da queda das taxas de incremento. Não foi possível determinar na árvore dominada as idades de culmínio de incremento

Drying kiln schedules for marupá (Simarouba amara), pará-pará (Jacaranda copaia) and virola (Virola surinamensis)

Um programa de secagem é uma indicação, para cada espécie e espessura, das condições ambientais necessárias dentro da câmara de secagem convencional, que equilibram as taxas de secagem com a formação de defeitos. Entre as metodologias para a elaboração de programas de secagem, destacam-se aquelas baseadas em equações empíricas cuja variável independente é a massa específica e aquelas baseadas na avaliação da secagem de pequenas amostras em condições drásticas, avaliando parâmetros como rachaduras, velocidades e taxas de secagem. O objetivo deste trabalho foi aplicar e comparar duas metodologias na elaboração de programas de secagem para marupá (Simarouba amara), pará-pará (Jacaranda copaia) e virola (Virola surinamensis). Os parâmetros para a elaboração dos programas de secagem foram obtidos experimentalmente em 32, 32 e 29 peças de marupá, pará-pará e virola, respectivamente. Comparando-se, por espécie, as temperaturas de secagem, verificou-se que, para marupá e virola, há diferenças estatísticas até o teor de umidade de 30%, enquanto que para pará-pará o quadro foi inverso, apresentando valores significativamente similares até os 25% de umidade e diferentes no restante das fases. Com relação aos potenciais de secagem, os métodos resultaram em médias estatisticamente diferentes em todas as fases para todas as espécies analisadas.Palavras-chave: Secagem convencional; madeiras tropicais; massa específica. AbstractDrying kiln schedules for marupá (Simarouba amara), pará-pará (Jacaranda copaia) and virola (Virola surinamensis). A drying kiln schedules is a prescript, for every each species and thickness, of environmental conditions inside drying chamber, which equilibrate the drying rates and formation defects. Among the methodologies of drying kiln schedules elaboration, those based on application of empiric equations having the specific gravity as independent variable and those based on evaluation of small pieces during drastic drying are highlighted. The objective of this research was to apply and to compare these two methodologies for drying kiln schedules elaboration for marupá, pará-pará and virola. The parameters for drying schedules elaboration were experimentally obtained on 32, 32 and 29 pieces of marupá, pará-pará and virola, respectively. Comparing the drying potential obtained by different methods, it was different at all steps for all species, and the dry bulb temperature is different until the moisture content of 30% for marupá and virola and under this point for pará-pará.Keywords: Conventional drying; tropical woods; specific gravity.AbstractA drying kiln schedules is a prescript, for every each species and thickness, of environmental conditions inside drying chamber, which equilibrate the drying rates and formation defects. Among the methodologies of drying kiln schedules elaboration, those based on application of empiric equations having the specific gravity as independent variable and those based on evaluation of small pieces during drastic drying are highlighted. The objective of this research was to apply and to compare these two methodologies for drying kiln schedules elaboration for marupá, pará-pará and virola. The parameters for drying schedules elaboration were experimentally obtained on 32, 32 and 29 pieces of marupá, pará-pará and virola, respectively. Comparing the drying potential obtained by different methods, it was different at all steps for all species, and the dry bulb temperature is different until the moisture content of 30% for marupá and virola and under this point for pará-pará.Keywords: Conventional drying; tropical woods; specific gravity

INVESTIGAÇÃO RETROSPECTIVA DO CRESCIMENTO VOLUMÉTRICO DE PAU-FERRO (Astronium balansae)

RESUMO O crescimento em volume de árvores de pau-ferro (Astronium balansae) de uma floresta nativa e de um reflorestamento com doze anos de idade foi estudado pela técnica de análise de tronco. O exame das fatias transversais permitiu somente quantificar o crescimento das árvores oriundas de reflorestamento, por causa da inexistência de cerne nas secções transversais. Os dados de crescimento foram modelados por meio do procedimento "Stepwise" de regressão, fornecendo equações de alta precisão e ajuste para descrever o crescimento e incremento médio e corrente anual para uma árvore do estrato dominante e outra do estrato dominado. No período observado, não foi possível identificar o ponto de máximo incremento em razão da pouca idade das árvores

Diameter, height and volume growth of Hovenia dulcis in south Blumenau, SC

 ResumoUva-do-japão (Hovenia dulcis Thunberg) é uma espécie difundida no Sul do Brasil, mas informações sobre o seu crescimento são raras. O objetivo deste trabalho foi avaliar, através da análise de tronco, o crescimento em diâmetro, altura e volume de Hovenia dulcisna região sul de Blumenau. Foram amostradas duas árvores e mensuradas as alturas totais, sendo retirados discos a 0,1 m, 0,7 m, 1,3 m e de um em um metro ao longo do comprimento da árvore, até o diâmetro mínimo de 5 cm. As informações de diâmetro, altura e volume em função da idade foram utilizadas para calcular os incrementos correntes e médios anuais. O crescimento em diâmetro, até os 20 anos de idade, manteve-se praticamente constante, sem definição de um ponto de máximo. O crescimento em altura apresentou taxas decrescentes, com máximo incremento corrente aos cinco anos e máximo incremento médio aos 11 anos. O crescimento em volume apresentou taxas crescentes, reflexo do crescimento constante do diâmetro. O fator de forma artificial seguiu uma tendência de decréscimo até o décimo terceiro ano e estabilização a partir desse momento.AbstractDiameter, height and volume growth of Hovenia dulcis in south Blumenau, SC. Japanese Raisin Tree (Hoveniadulcis Thunberg) is a widely spread species in South Brazil, but information on its growing patterns is rare. The aim of this work is to evaluate, through stem analysis, the diameter, height and volume growth of Hovenia dulcis in South Blumenau. Two trees were sampled, and their total height was measured. Discs were taken at 0.1 m, 0.7 m, 1.3 m. and at one-meter intervals along the length of the tree, until the minimum of 5 cm of diameter. The information on diameter, height and volume in function of the age were used to calculate the current and the mean annual increment. The diameter growth remained practically constant, until 20 years, without any definition of a peak of increment. The height growth presented decreasing rates, with a peak of current increment occurring in the fifth year and a peak of average annual increment in the eleventh year. The volume growthpresented increasing rates as result of the constant diameter growth. The artificial form factor followed a decreasing  tendency until the thirteenth year and established since that moment.Keywords: Stem analysis; increment; Japanese Raisin tree; modeling; regression. Japanese Raisin Tree (Hoveniadulcis Thunberg) is a widely spread species in South Brazil, but information on its growing patterns is rare. The aim of this work is to evaluate, through stem analysis, the diameter, height and volume growth of Hovenia dulcis in South Blumenau. Two trees were sampled, and their total height was measured. Discs were taken at 0.1 m, 0.7 m, 1.3 m. and at one-meter intervals along the length of the tree, until the minimum of 5 cm of diameter. The information on diameter, height and volume in function of the age were used to calculate the current and the mean annual increment. The diameter growth remained practically constant, until 20 years, without any definition of a peak of increment. The height growth presented decreasing rates, with a peak of current increment occurring in the fifth year and a peak of average annual increment in the eleventh year. The volume growthpresented increasing rates as result of the constant diameter growth. The artificial form factor followed a decreasing  tendency until the thirteenth year and established since that moment

Specific gravity and shrinkage coefficients of wood of six species of eucalypts cultivated on the coast of Santa Catarina.

O objetivo deste trabalho é determinar e comparar a massa específica básica e aparente a 12% de umidade e os coeficientes de contração radial, tangencial e volumétrico de cinco espécies e um híbrido de eucalipto. As amostras de Corymbia torelliana, Eucalyptus cloeziana, Eucalyptus pilularis e Eucalyptus resinifera foram retiradas de árvores com 17 anos; as de Eucalyptus grandis, de árvores com 14 anos; e as de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla, de árvores com oito anos, todas plantadas no litoral norte de Santa Catarina. A madeira do híbrido Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla e a de Eucalyptus grandis e de Eucalyptus pilularis classificam-se como leve, e a das demais espécies é classificada como madeira moderadamente pesada. Independentemente da contração analisada, os grupos formados na comparação de médias foram os mesmos. Os coeficientes de contração radial de Eucalyptus cloeziana e Eucalyptus resinifera são altos; já os coeficientes de contração tangencial e volumétrico de Eucalyptus grandis e volumétrico de Eucalyptus pilularis são baixos; e os demais podem ser classificados como médios. A variação na massa específica não é acompanhada de proporcional variação nos coeficientes de contração, resultando em baixas e moderadas correlações entre essas variáveis, apesar de significativas.Palavras-chave: Propriedades físicas; contração; Eucalyptus; Corymbia. AbstractSpecific gravity and shrinkage coefficients of wood of six species of eucalypts cultivated on the coast of Santa Catarina. This work aims at determining and comparing the basic and 12% moisture content specific gravity and radial, tangential and volumetric shrinkage coefficients of five species and a hybrid of eucalypts. The samples of Corymbia torelliana, Eucalyptus cloeziana, Eucalyptus pilularis, Eucalyptus resinifera were extracted from 17 years old trees; ones of Eucalyptus grandis from 14 years old trees and the ones of Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla from eight years old trees, all of them planted on the North Coast of Santa Catarina State. The wood of the hybrid Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla, of the Eucalyptus grandis and of the Eucalyptus pilularis can be classified as light, the others can be classified as moderately heavy. Independently on the shrinkage analyzed, the groups formed during the multiple mean comparing are the same. The radial shrinkage coefficient of Eucalyptus cloeziana and that of Eucalyptus resinifera are high. However, the tangential and volumetric shrinkage coefficients of Eucalyptus grandis and the volumetric shrinkage coefficient of Eucalyptus pilularis are low; the others can be classified as medium. The variation on specific gravity is not followed by proportional variation on the shrinkage coefficients, resulting in low and moderate correlations between coefficients even tough significant.Keywords: Physical properties; shrinkage coefficients; Eucalyptus; Corymbia.This work aims at determining and comparing the basic and 12% moisture content specific gravity and radial, tangential and volumetric shrinkage coefficients of five species and a hybrid of eucalypts. The samples of Corymbia torelliana, Eucalyptus cloeziana, Eucalyptus pilularis, Eucalyptus resinifera were extracted from 17 years old trees; ones of Eucalyptus grandis from 14 years old trees and the ones of Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla from eight years old trees, all of them planted on the North Coast of Santa Catarina State. The wood of the hybrid Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla, of the Eucalyptus grandis and of the Eucalyptus pilularis can be classified as light, the others can be classified as moderately heavy. Independently on the shrinkage analyzed, the groups formed during the multiple mean comparing are the same. The radial shrinkage coefficient of Eucalyptus cloeziana and that of Eucalyptus resinifera are high. However, the tangential and volumetric shrinkage coefficients of Eucalyptus grandis and the volumetric shrinkage coefficient of Eucalyptus pilularis are low; the others can be classified as medium. The variation on specific gravity is not followed by proportional variation on the shrinkage coefficients, resulting in low and moderate correlations between coefficients even tough significant.Keywords: This work aims at determining and comparing the basic and 12% moisture content specific gravity and radial, tangential and volumetric shrinkage coefficients of five species and a hybrid of eucalypts. The samples of Corymbia torelliana, Eucalyptus cloeziana, Eucalyptus pilularis, Eucalyptus resinifera were extracted from 17 years old trees; ones of Eucalyptus grandis from 14 years old trees and the ones of Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla from eight years old trees, all of them planted on the North Coast of Santa Catarina State. The wood of the hybrid Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla, of the Eucalyptus grandis and of the Eucalyptus pilularis can be classified as light, the others can be classified as moderately heavy. Independently on the shrinkage analyzed, the groups formed during the multiple mean comparing are the same. The radial shrinkage coefficient of Eucalyptus cloeziana and that of Eucalyptus resinifera are high. However, the tangential and volumetric shrinkage coefficients of Eucalyptus grandis and the volumetric shrinkage coefficient of Eucalyptus pilularis are low; the others can be classified as medium. The variation on specific gravity is not followed by proportional variation on the shrinkage coefficients, resulting in low and moderate correlations between coefficients even tough significant.Keywords: Physical properties; shrinkage coefficients; Eucalyptus; Corymbia

Resistência à flexão estática de alguns painéis aglomerados comercializados no Rio Grande do Sul.

Foram testados em flexão estática sete tipos de painéis aglomerados comercializados no RS. De cada tipo, foram retirados ao acaso cinco painéis e de cada um destes cortados três corpos de prova para os ensaios de flexão segundo a norma ASTM D1037-93 (1995). Os resultados indicam que os painéis enquadram-se nos critérios das normas norte-americanas de padronização. Para alguns tipos de painéis foi possível estabelecer modelos matemáticos relacionando módulos de elasticidade e de ruptura à massa específica