Do Wood Doctor: Treinamento em Madeira e Umidade

Por Dr. Eugene Wengert – Material protegido por direitos autorais.
Usado com permissão de Wagner Meters

A madeira e os produtos de madeira, mesmo quando secos em estufa, estão sempre ganhando ou perdendo umidade na tentativa de atingir o equilíbrio de umidade com o ambiente.

Em outras palavras, a madeira ganhará umidade em locais mais úmidos e perderá umidade em locais mais secos. Esse ganho e perda de umidade podem se tornar críticos quando se reconhece que a madeira incha quando ganha umidade e encolhe quando perde umidade.

Além disso, a madeira não funciona bem com máquinas e colas se o teor de umidade for muito alto ou muito baixo.

Por Dr. Eugene Wengert – Material protegido por direitos autorais.
Usado com permissão de Wagner Meters

O teor de umidade de uma peça de madeira e o equilíbrio com o ambiente são determinados pela umidade relativa do ar ao redor da peça. Isso se aplica tanto a madeira serrada quanto ao processo de fabricação, seja um componente inacabado em trânsito ou armazenado, seja a madeira finalizada com revestimentos, como verniz, e colocada em uso.

A temperatura não afeta significativamente o teor de umidade e, portanto, também não faz a madeira encolher ou inchar significativamente. Essa falta de sensibilidade à temperatura é uma vantagem da madeira em comparação com outros materiais de construção, como alumínio ou plástico.

Antes de prosseguir, vamos analisar a relação crítica entre umidade relativa e teor de umidade. Para uma dada umidade relativa média no ar, existe um teor de umidade médio ao qual a madeira se equilibraria.

Por exemplo, se a umidade relativa do ar for de 30%, a madeira armazenada nessa condição atingirá um teor de umidade de 6%. Horas, dias, semanas ou até meses podem ser necessários para que esse valor de equilíbrio final seja atingido.

O tempo depende de muitos fatores, incluindo o tamanho do pedaço de madeira (quanto mais grosso, mais demorado); a orientação dos grãos, que serão mais curtos; a temperatura ambiente (quanto mais quente, mais demorado); e o revestimento aplicado, se houver; a madeira revestida levará mais tempo.

A umidade no ar é chamada de Teor de Umidade de Equilíbrio ou CEM.

No nosso exemplo de 30% de umidade relativa, o ar tem 6% de CEM.

Existem quatro valores principais de umidade relativa e EMC correspondente com os quais um fabricante ou usuário de madeira deve estar muito familiarizado e, na verdade, seria sensato memorizá-los.

Os dois primeiros, 6% a 9% de CEM, correspondem a 30% de umidade relativa e 50% de umidade relativa, respectivamente. São muito importantes, pois representam os valores típicos para interiores de escritórios e residências com aquecimento e ar condicionado na maior parte da América do Norte. Esses valores se aplicam a madeira serrada, seca em estufa ou em estufa, bem como a peças brutas, componentes manufaturados, armários, móveis e marcenaria.

Em climas frios, as condições internas podem ser ainda mais secas do que 6% de CEM. Em instalações fabris com sistemas de exaustão de poeira e onde o ar é aquecido para maior conforto, as condições internas também costumam ser mais secas do que 6% de CEM, a menos que o ar seja umidificado. Por outro lado, nos meses úmidos de verão, especialmente sem ar-condicionado, as condições em residências, escritórios e instalações fabris podem, às vezes, exceder 9% de CEM.

Para exposições externas protegidas da chuva na maior parte dos EUA, incluindo armazéns, galpões sem aquecimento e até mesmo casas sem aquecimento em construção, o ar tem uma média de 12% de CEM, equivalente a 65% de umidade relativa.

Para áreas costeiras, como Miami, Nova Orleans, Seattle, e climas insulares, Jamaica e Japão, a CEM é maior. Locais internos podem ter até 12% de CEM, locais externos, até 16%.

Madeira sem revestimento altera seu teor de umidade mais rapidamente do que madeira bem revestida. Observe, porém, que o revestimento apenas retarda a alteração do teor de umidade. Frequentemente, produtos de madeira com revestimento alteram o teor de umidade lentamente, o que significa que breves períodos extremos de condições muito secas ou muito úmidas não serão tão pronunciados quanto em produtos sem revestimento.

E um outro conceito básico: a secagem em estufa não resulta em um produto de madeira que não altere a umidade. Toda a madeira altera seu teor de umidade quando a umidade muda. A secagem em estufa é apenas uma técnica rápida e de alta qualidade para reduzir o teor de umidade da madeira serrada a um valor desejado. Se a madeira serrada seca em estufa for adequadamente seca, mas as peças e componentes feitos a partir dela não forem manuseados adequadamente, podem recuperar a umidade. Pode-se esperar, então, uma retração subsequente em um ambiente seco da fábrica ou na casa ou escritório seco do cliente.

Discutiremos a medição de EMC e teor de umidade em breve. Mas, antes disso, vamos considerar alguns dos motivos da nossa preocupação crítica com o teor de umidade.

Por Dr. Eugene Wengert – Material protegido por direitos autorais.
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O teor de umidade de uma peça de madeira e o equilíbrio com o ambiente são determinados pela umidade relativa do ar ao redor da peça. Isso se aplica tanto a madeira serrada quanto ao processo de fabricação, seja um componente inacabado em trânsito ou armazenado, seja a madeira finalizada com revestimentos, como verniz, e colocada em uso.

A temperatura não afeta significativamente o teor de umidade e, portanto, também não faz a madeira encolher ou inchar significativamente. Essa falta de sensibilidade à temperatura é uma vantagem da madeira em comparação com outros materiais de construção, como alumínio ou plástico.

Antes de prosseguir, vamos analisar a relação crítica entre umidade relativa e teor de umidade. Para uma dada umidade relativa média no ar, existe um teor de umidade médio ao qual a madeira se equilibraria.

Por exemplo, se a umidade relativa do ar for de 30%, a madeira armazenada nessa condição atingirá um teor de umidade de 6%. Horas, dias, semanas ou até meses podem ser necessários para que esse valor de equilíbrio final seja atingido.

O tempo depende de muitos fatores, incluindo o tamanho do pedaço de madeira (quanto mais grosso, mais demorado); a orientação dos grãos, que serão mais curtos; a temperatura ambiente (quanto mais quente, mais demorado); e o revestimento aplicado, se houver; a madeira revestida levará mais tempo.

A umidade no ar é chamada de Teor de Umidade de Equilíbrio ou CEM.

No nosso exemplo de 30% de umidade relativa, o ar tem 6% de CEM.

Existem quatro valores principais de umidade relativa e EMC correspondente com os quais um fabricante ou usuário de madeira deve estar muito familiarizado e, na verdade, seria sensato memorizá-los.

Os dois primeiros, 6% a 9% de CEM, correspondem a 30% de umidade relativa e 50% de umidade relativa, respectivamente. São muito importantes, pois representam os valores típicos para interiores de escritórios e residências com aquecimento e ar condicionado na maior parte da América do Norte. Esses valores se aplicam a madeira serrada, seca em estufa ou em estufa, bem como a peças brutas, componentes manufaturados, armários, móveis e marcenaria.

Em climas frios, as condições internas podem ser ainda mais secas do que 6% de CEM. Em instalações fabris com sistemas de exaustão de poeira e onde o ar é aquecido para maior conforto, as condições internas também costumam ser mais secas do que 6% de CEM, a menos que o ar seja umidificado. Por outro lado, nos meses úmidos de verão, especialmente sem ar-condicionado, as condições em residências, escritórios e instalações fabris podem, às vezes, exceder 9% de CEM.

Para exposições externas protegidas da chuva na maior parte dos EUA, incluindo armazéns, galpões sem aquecimento e até mesmo casas sem aquecimento em construção, o ar tem uma média de 12% de CEM, equivalente a 65% de umidade relativa.

Para áreas costeiras, como Miami, Nova Orleans, Seattle, e climas insulares, Jamaica e Japão, a CEM é maior. Locais internos podem ter até 12% de CEM, locais externos, até 16%.

Madeira sem revestimento altera seu teor de umidade mais rapidamente do que madeira bem revestida. Observe, porém, que o revestimento apenas retarda a alteração do teor de umidade. Frequentemente, produtos de madeira com revestimento alteram o teor de umidade lentamente, o que significa que breves períodos extremos de condições muito secas ou muito úmidas não serão tão pronunciados quanto em produtos sem revestimento.

E um outro conceito básico: a secagem em estufa não resulta em um produto de madeira que não altere a umidade. Toda a madeira altera seu teor de umidade quando a umidade muda. A secagem em estufa é apenas uma técnica rápida e de alta qualidade para reduzir o teor de umidade da madeira serrada a um valor desejado. Se a madeira serrada seca em estufa for adequadamente seca, mas as peças e componentes feitos a partir dela não forem manuseados adequadamente, podem recuperar a umidade. Pode-se esperar, então, uma retração subsequente em um ambiente seco da fábrica ou na casa ou escritório seco do cliente.

Discutiremos a medição de EMC e teor de umidade em breve. Mas, antes disso, vamos considerar alguns dos motivos da nossa preocupação crítica com o teor de umidade.

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Como já mencionamos, mas é tão crítico que vale a pena repetir, a maioria dos escritórios e residências na América do Norte tem uma CEM interna média de 6% a 9% e uma umidade relativa de 30% a 50% UR. Às vezes, a casa ou o escritório podem estar mais secos, como no meio do inverno no norte dos EUA ou durante o verão no seco sudoeste dos EUA. Por outro lado, às vezes, a casa ou o escritório ao longo das áreas costeiras do sul ou oeste podem estar mais úmidos.

O teor de umidade correto para a madeira serrada que entra em uma fábrica, para produtos de madeira durante a fabricação e para o produto durante o armazenamento e a instalação depende da CEM máxima em uso para o produto. Como a madeira, mesmo um pouco úmida demais, causa encolhimento, e problemas de encolhimento costumam ser mais sérios do que problemas de dilatação, e como uma casa ou escritório típico raramente é muito mais seco do que 6% a 7% de CEM e 28% a 38% de umidade relativa.

O teor médio de umidade desejado para madeira, peças e componentes destinados a produtos de interiores é de 6% a 7%. Indicadores eletrônicos de umidade relativa estão disponíveis por menos de US$ 30 em lojas de artigos eletrônicos. Portanto, é fácil e relativamente barato determinar a umidade precisa e a CEM associada em qualquer local onde produtos de madeira sejam fabricados, armazenados, instalados ou utilizados.

Embora a peça média de madeira tenha de 6% a 7% de umidade na maioria dos locais internos, a madeira é um material variável, não havendo duas peças idênticas. Portanto, sempre haverá alguma pequena variação no teor de umidade abaixo de 1% em peças individuais expostas à mesma CEM.

Como regra geral, a diferença ideal entre o teor de umidade da madeira e a CEM do ar é de 2%. No entanto, lembre-se de que a quantidade de variabilidade aceitável depende do produto fabricado e de sua sensibilidade a variações no teor de umidade.

Alcançar uma melhor uniformidade do teor de umidade exige mais esforço durante a secagem em estufa e melhor armazenamento da madeira seca durante o manuseio, o que aumenta o preço da madeira e dos componentes. No entanto, reduzir o risco de rejeições compensa o custo e o cuidado extras.

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A chave para o controle bem-sucedido do teor de umidade começa com a operação do forno. Depois de seca em forno, a madeira deve ser armazenada na CEM correta para evitar alterações indesejadas e no teor de umidade. A maioria das operações de secagem comercial seca até o teor de umidade correto e armazena a madeira na CEM ou umidade relativa correta.

A segunda etapa no controle do teor de umidade, ainda mais crítica que a primeira, é na fábrica. A madeira serrada seca em estufa, em peças processadas e em componentes de madeira manufaturada, quando chegam, deve ser armazenada na CEM correta para evitar alterações indesejadas no teor de umidade. Como os componentes são muito menores do que a madeira serrada, eles têm maior área de superfície por volume e maior exposição dos grãos.

Portanto, os componentes mudarão seu teor de umidade muito mais rapidamente do que a madeira serrada se a CEM do ar não for igual ao teor de umidade do componente. Peças e componentes também são muito mais valiosos do que madeira serrada em bruto, portanto, o armazenamento adequado de peças e componentes é economicamente mais crítico do que o armazenamento de madeira serrada.

Um elemento crítico no controle do teor de umidade em componentes de madeira é o controle da CEM na unidade de produção. A CEM na unidade deve ser muito próxima da CEM na casa ou escritório do cliente. Isso pode envolver a adição de umidade ao ar na unidade de produção. Mas mesmo o controle da umidade na fábrica não corrigirá os problemas de umidade se os componentes ou peças não forem armazenados corretamente no momento do recebimento.

Outra preocupação crítica é o armazenamento de produtos acabados na casa ou no escritório do cliente. Os produtos nunca devem ser armazenados ao ar livre ou em um prédio ou galpão sem aquecimento. A CEM é muito alta. Também é possível que, em um prédio em construção, a CEM seja temporariamente muito mais alta do que quando o prédio está ocupado. Nesse caso, os produtos de madeira armazenados inicialmente recuperam a umidade e, em seguida, perdem umidade rapidamente após a ocupação do prédio, desenvolvendo empenamentos, rachaduras e outros defeitos de umidade.

A CEM alvo em um ambiente pode ser facilmente mantida. A maneira mais fácil de reduzir a CEM e a umidade relativa do ar, ou seja, "secar o ar", é adicionar calor ao ambiente. Uma regra geral é que um ambiente aquecido cerca de 25 graus Fahrenheit acima da temperatura mínima da manhã desenvolverá 7% de CEM, o que é considerado um bom valor de CEM alvo.

A CEM em uma pequena área de armazenamento de madeira também pode ser controlada isolando a área de armazenamento e controlando a umidade relativa com uma pequena unidade de desumidificação residencial. Isso só funcionará quando a madeira já estiver com o teor de umidade correto. Não há energia suficiente na unidade para secar a madeira posteriormente.

Da mesma forma, não deve haver vazamentos substanciais de ar externo no ambiente. Esta área de armazenamento com controle de umidade também pode ser usada em ambientes úmidos para armazenar produtos em processo ou acabados, evitando o retorno indesejado de umidade. Embora esse armazenamento exija pouco esforço, a recompensa é um produto de melhor qualidade, sem reclamações dos clientes.

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O teor de umidade dos componentes da madeira deve ser monitorado para garantir que não haja ganho ou perda desnecessária de umidade. Uma vez que o teor de umidade mude significativamente, levará muito tempo para que a madeira retorne à umidade correta. Na verdade, é um grande desperdício de tempo e dinheiro processar madeira com um teor de umidade incorreto.

O manuseio adequado durante todo o processo de fabricação garantirá que isso não aconteça. Componentes, peças ou mesmo produtos finais de madeira muito secos, com menos de 5% de umidade, são difíceis de restaurar à sua qualidade anterior.

O melhor procedimento é colocar a madeira em um cômodo que esteja talvez 1 ponto percentual acima da CEM pretendida. O cômodo também deve ter vários ventiladores para agitar o ar e passá-lo pelas superfícies de madeira. Depois, espere o tempo necessário para que o teor de umidade se ajuste; várias semanas ou mais.

Peças ou componentes de madeira muito úmidos podem frequentemente ser ressecados com sucesso. No entanto, é difícil ressecar um produto acabado com sucesso. Se o alto teor de umidade for resultado de más condições de armazenamento, a madeira geralmente pode ser colocada em uma sala aquecida com uma CEM 1 ou 2 pontos percentuais mais seca do que o teor de umidade necessário. Um pouco de calor acelerará o processo de secagem. A madeira precisa permanecer nessa sala até que o núcleo atinja o teor de umidade correto e não apenas pelo tempo necessário para que as camadas externas atinjam o teor de umidade correto.

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Discutimos o teor de umidade da madeira, mas ainda não indicamos a definição de teor de umidade.

A definição estrita do teor de umidade da madeira é o peso da água em um pedaço de madeira comparado ao peso desses pedaços secos em estufa. O teor de umidade é sempre expresso em porcentagem (%), então multiplicamos a resposta por 100.

Medimos a quantidade de água pesando o pedaço de madeira e, em seguida, secando-o em estufa a 215 graus Celsius por 12 a 36 horas, até que esteja seco. E, então, pesando novamente o pedaço após a secagem em estufa.

A diferença entre os dois pesos é a quantidade de água presente na madeira antes da secagem. O peso final é o peso seco na estufa.