Teoria da evaporação da humidade livre na madeira e investigação sobre a secagem da madeira com tubos de aquecimento eléctricos de fibra de carbono

De acordo com a forma como a água se combina com os materiais, a ciência da secagem divide os materiais em três categorias. A primeira categoria é a dos corpos porosos capilares, em que as alterações dimensionais são mínimas ou inexistentes quando a humidade muda, como o coque, o carvão, o solo e o cascalho. A segunda categoria é a dos colóides, em que tanto o tamanho como o volume se alteram com o teor de humidade, como a gelatina. A terceira categoria é a dos colóides capilar-porosos, que são mais comuns e apresentam características de ambas as categorias anteriores. Muitos objectos com que nos deparamos diariamente, como a madeira, o couro, os grãos, os alimentos e as ervas medicinais, pertencem a esta categoria.

Ao secar a madeira de Rignan, esta é propensa a enrugar-se. No final dos anos 50, os investigadores acreditavam que isto era causado por tensão de secagem, em que a contração superficial era maior do que a contração interna nas fases iniciais de secagem, resultando em tensão no interior da madeira, causando enrugamento no produto final. No entanto, investigações posteriores revelaram que o enrugamento não se deve ao stress de secagem macroscópico, mas sim à tensão capilar microscópica. O enrugamento ocorre quando a tensão capilar excede a resistência à compressão transversal. Por exemplo, o limite de resistência à compressão de uma determinada espécie de madeira no seu estado verde (estado húmido) é de 3,59 MPa. O enrugamento pode ocorrer se o raio do poro for inferior a 0,04 μm. Por conseguinte, é fundamental compreender o aparecimento súbito de tensão capilar no interior da madeira devido à expulsão de grande quantidade de água capilar durante a secagem.

O modelo de evaporação da humidade livre no interior da madeira é bastante fastidioso, pelo que não o vou aprofundar aqui. Em vez disso, vamos discutir o mecanismo de enrugamento durante a secagem da madeira. Durante a expulsão da humidade livre do interior da madeira, é necessário utilizar temperaturas baixas nas fases iniciais da secagem. Isto explica porque é que geralmente deixamos a madeira secar naturalmente ao ar livre até um certo ponto antes de a colocarmos em estufas de secagem. A madeira molhada não deve ser colocada diretamente nas estufas de secagem, pois pode provocar fissuras e deformações, resultando em perdas. A razão para a fissuração e deformação é que a drenagem de grandes capilares ocorre mais rapidamente a altas temperaturas, levando a uma súbita tensão capilar no interior das fibras da madeira que excede a resistência à compressão transversal, resultando em deformação visível e fissuração da madeira.

De acordo com a teoria de que a tensão capilar causa o enrugamento da madeira, poderá a substituição da água no interior da madeira por líquidos com menor tensão superficial reduzir o enrugamento da madeira durante a secagem? Os investigadores tentaram substituir a água no interior da madeira por metanol e etanol, que têm tensões superficiais mais baixas, e observaram uma melhoria significativa no fenómeno de enrugamento durante a secagem. No entanto, esta abordagem não é economicamente viável para a produção diária. No entanto, os resultados desta investigação confirmam que o enrugamento da madeira é efetivamente causado pela tensão capilar no interior da madeira, fornecendo uma base teórica para esforços de investigação subsequentes.

A verificação experimental revela o seguinte padrão de migração de humidade no interior da madeira:

1. A água livre na superfície da madeira e a água no interior das células evaporam-se completamente.
2. A água livre nas células internas migra para a superfície ao longo dos capilares.
3. A água aderente à superfície, ou seja, a água nos poros, também se evapora, reduzindo a humidade superficial abaixo do ponto de saturação da fibra.
4. A humidade no interior da madeira é mais elevada nas camadas interiores do que na superfície, criando um gradiente de teor de humidade do interior para o exterior.
5. Devido ao gradiente de teor de humidade, a humidade no interior da madeira migra das zonas de maior para as de menor teor de humidade.

A GlobalQT dedica-se ao fabrico de tubos de aquecimento eléctricos em fibra de carbono e à realização de investigação. Para mais pormenores, visite a nossa local na rede Internet ou contactar por correio eletrónico em contact@globalquartztube.com.