Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

74 Capitolul 6. Procedee de uscare artificială a cherestelei Uscarea artificial

74 Capitolul 6. Procedee de uscare artificială a cherestelei Uscarea artificială oferă posibilitatea de reducere controlată a umidităţii cherestelei, într-un timp mult mai scurt decât uscarea naturală. În timp, s-au dezvoltat o multitudine (peste 40) de procedee, din încercarea de a usca mai rapid, mai calitativ, mai ecologic etc. 6.1. Clasificarea procedeelor de uscare artificială a cherestelei În funcţie de modul de transmitere a căldurii, procedeele de uscare se împart în: procedee de uscare prin convecţie, conducţie şi radiaţie termică sau electromagnetică (Fig. 6.1). Fig. 6.1. Clasificarea procedeelor de uscare a cherestelei. Procedeele de uscare prin convecţie sunt cele mai numeroase. În funcţie de tipul agentului de uscare, ele pot fi: • procedee de uscare în mediu gazos (aer, vapori supraîncălziţi, vaporii unor substanţe organice sau gaze de ardere); • procedee de uscare în mediu lichid (uleiuri fierbinţi sau solvenţi organici). 75 O altă clasificare se poate face în funcţie de temperatura agentului de uscare. În acest caz deosebim: • procedee de uscare la temperaturi sub 100°C (ex: uscarea convenţională, uscarea prin condensare, uscarea cu energie solară ş.a.); • procedee de uscare la temperaturi peste 100°C (ex: uscarea la temperaturi înalte, uscarea în uleiuri fierbinţi ş.a.); • procedee de uscare la temperaturi sub 0°C (ex: uscarea prin îngheţare- sublimare). În funcţie de presiunea agentului de uscare, deosebim: • procedee de uscare la presiune atmosferică (p=1 bar) (ex: uscarea convenţională, uscarea prin condensare ş.a.); • procedee de uscare la presiuni joase (p<1 bar) (ex: uscarea în vid); • procedee de uscare la presiuni ridicate (p>1 bar) (ex: uscarea prin presare, uscarea la temperaturi peste 100°C în vapori supraîncălziţi puri ş.a.); • procedee de uscare la presiune variabilă (ex: uscarea prin incubaţie- decomprimare, uscarea în vaporii unor substanţe organice ş.a.). 6.2. Procedee industriale În timp s-au dezvoltat peste 40 de procedee diferite de uscare (Fig. 6.2). Dintre acestea, în prezent se aplică la scară industrială doar uscarea convenţională, uscarea prin condensare, uscarea la temperaturi înalte, uscarea în vid şi uscarea în CIF şi cu microunde. Uscarea prin schimb de aer cu mediul exterior, numită şi uscare convenţională, fiind cel mai vechi, cel mai cunoscut şi cel mai răspândit procedeu de uscare artificială a cherestelei, constă în circularea forţată a agentului de uscare (aer cald şi umed) prin stivele de cherestea, asigurându-se astfel cedarea continuă de căldură către materialul lemnos şi totodată preluarea umidităţii îndepărtată din acesta. Atunci când umiditatea aerului circulat devine prea mare, el este parţial exhaustat în exterior prin coşuri prevăzute cu clapete reglabile, simultan fiind admisă o cantitate egală de aer proaspăt. Circa 85% din instalaţiile industriale de uscare a cherestelei funcţionează în prezent după acest procedeu. Principalul dezavantaj al uscării convenţionale îl constituie bilanţul energetic defavorabil, din cauza exhaustării în atmosferă a aerului care a înmagazinat o cantitate importantă de energie termică, în timp ce aerul proaspăt admis, rece, trebuie reîncălzit, deci necesită un nou aport de energie. 76 Fig. 6.2. Istoricul dezvoltării diferitelor procedee de uscare artificială a cherestelei (Câmpean 2010). 77 Ca răspuns la acest neajuns s-a dezvoltat uscarea cu desumidificarea aerului prin condensare, bazată pe un brevet de invenţie lansat în SUA în anul 1976. La acest procedeu, aerul încărcat cu vaporii de apă eliminaţi din lemn este absorbit într-un agregat care funcţionează pe principiul pompei de căldură. Aici, aerul trece mai întâi peste o baterie de răcire, ceea ce conduce la condensarea vaporilor pe care îi conţine. Apoi aerul este reîncălzit la temperatura de regim şi reintrodus în instalaţie. Procedeul a cunoscut o răspândire vivace în contextul dezvoltării durabile, prin promovarea avantajului de reducere a consumului energetic şi înlocuirea agentului de răcire folosit la instalaţiile mai vechi cu unul ecologic. Temperatura este recunoscută ca un factor de accelerare a procesului de uscare, aşa că încă din anul 1867, când Allen şi Campbell au lansat primul brevet privind uscarea în vapori supraîncălziţi (Kollmann şi Cote 1968), ideea uscării la temperaturi peste 100°C a lemnului a suscitat interesul specialiştilor. Cunoaşterea mai aprofundată a legilor fizice ale uscării a permis înţelegerea că uscarea în vapori supraîncălziţi puri este rapidă şi menajează lemnul, dar este tehnologic foarte greu de realizat (necesită instalaţii cu etanşeitate deosebită), aşa că în prezent se aplică în practică doar uscarea în amestec de vapori supraîncălziţi şi aer, caracterizată de un regim dur de uscare, agresiv, posibil de aplicat numai la speciile care se usucă uşor (în special răşinoasele). Procedeul este aplicat îndeosebi în ţările care usucă cantităţi mari de răşinoase (ţările scandinave, Rusia, Canada). Bazată pe un brevet care datează din anul 1893 al lui Charles Howard, uscarea în vid a câştigat teren în ultimii ani datorită cercetărilor intense efectuate de specialişti din toată lumea, dictate de dorinţa găsirii unor soluţii de uscare mai rapide şi mai calitative. Uscarea în CIF a început să fie investigată după cel de-al Doilea Război Mondial. Duratele extrem de reduse şi calitatea foarte bună a uscării datorită generării căldurii în interiorul lemnului au promovat procedeul, în special în vederea aplicării la specii fragile, predispuse la colaps, care nu pot fi uscate calitativ prin niciun alt procedeu. Detalii privind tehnologia, performanţele, avantajele, dezavantajele şi domeniul optim de aplicabilitate al acestor procedee sunt prezentate în capitolele următoare. Celelalte procedee, având un domeniu de aplicabilitate mai restrâns, sunt aplicate doar în situaţii speciale, în anumite zone geografice sau la scară de laborator, motiv pentru care ele sunt prezentate doar rezumativ în continuare, în calitate de Procedee speciale. 6.3. Procedee speciale de uscare Uscarea cu energie solară se poate realiza în două tipuri de instalaţii: 78 • Instalaţii de tip “seră”, la care pereţii şi planşeul sunt acoperite cu panouri de sticlă cu colectori integraţi (Fig. 6.3). Aerul încălzit cu ajutorul energiei solare este introdus prin intermediul ventilatoarelor direct în stiva de cherestea. Stocarea energiei termice (ex: pe timp de noapte sau în cazul vremii nefavorabile) nu este posibilă. Aceste instalaţii sunt simple şi ieftine. Fig. 6.3. Instalaţie de uscare cu energie solară, tip seră. • Instalaţii cu pereţi izolaţi termic şi colector extern (Fig. 6.4). Colectorul este acoperit cu 1-3 straturi dintr-un material transparent numit “glazură”. Acesta poate fi sticlă, vată de sticlă, panouri ranforsate de poliester, pelicule de plastic; în orice caz, glazura trebuie să fie rezistentă la îmbătrânire şi degradare UV, dar şi la radiaţia IR emisă de absorbant. Sub glazură se aşează absorbantul, menit sa capteze toată energia incidentă (reflexie minimă); de regulă este realizat din lemn sau metal vopsit negru. Temperatura suprafeţei sale poate atinge 100oC. Între glazură şi absorbant se afla un spaţiu, prin care circulă aer (care preia căldura captată). Aceste instalaţii utilizează un sistem de circulare a apei (ţevi izolate), care preia energia captată de colectori şi o transportă în spaţiul de uscare unde o cedează mediului de uscare Suprafata colectoare poate fi mărită prin intermediul unor suprafeţe reflectoare mobile. De asemenea, aceste instalaţii permit stocarea energiei termice prin intermediul unor conducte de beton grosier-poros, vopsite in negru. Fig. 6.4. Instalaţie de uscare cu energie solară cu colector extern (după Trübswetter 2006). 79 Uscarea cu gaze de ardere a fost primul procedeu de uscare artificială. Gazele fierbinţi (600-900°C) rezultate în urma arderii deşeurilor lemnoase pot fi utilizate direct ca agent de uscare după o prealabilă filtrare (pentru eliminarea cenuşei şi scânteilor), de regulă în amestec în proporţie de 1:3 cu gaze recirculate. Un procedeu modern de uscare cu gaze de ardere este Ecologic Drying System (EDS), bazat pe un brevet japonez (Ishii 1991). Acesta promovează ideea uscării şi tratării termice a buştenilor şi cherestelei în aceeaşi instalaţie (Fig. 6.5), la care energia termică este asigurată prin arderea deşeurilor lemnoase în subsolul instalaţiei, gazele de ardere rezultate fiind introduse în instalaţia de uscare printr-un controller. Expuşi mediului cu temperatură ridicată (t=70…200°C), buştenii (necojiţi) îşi reduc umiditatea la cca. 40-50% în 3-5 zile. Coaja previne crăparea şi se desprinde mult mai uşor după acest tratament. După tratare, buştenii sunt debitaţi în cherestea, fără ca piesele să se deformeze, efortul de tăiere fiind şi el redus datorită efectului tratării. Piesele de cherestea pot fi uscate la umiditatea finală (8-10%) în aceeaşi instalaţie, durata uscării fiind de 3-7 zile, în funcţie de specie. Trebuie menţionate mirosul şi culoarea specifică pe care lemnul le dobândeşte în urma uscării prin acest procedeu. Fig. 6.5. Instalaţie de uscare prin procedeul EDS (Japonia). Uscarea în ozon (Lyon 1893) arată că prezenţa ozonului în aerul cald şi umed determină condensarea vaporilor conţinuţi de agentul de uscare, menţinând astfel umiditatea la suprafaţa lemnului şi prevenind cementarea. Un alt avantaj al uscării în ozon este oxidarea substanţelor secundare (gume, răşini) conţinute în lemn, cu obţinerea efectului de îmbătrânire artificială. Uscarea prin îngheţare şi sublimare se realizează în autoclave de vid, la presiune joasă (p=0,00027...0,0027bar) şi temperaturi de cca. - 30 °C. După această fază de îngheţare a apei din lemn, urmează o încălzire până la 160°C, apa trecând la această temperatură din starea solidă direct în starea de vapori (sublimare). Prin aceasta, mişcarea apei prin lemn nu mai are loc sub formă lichidă. 80 Acest procedeu corespunde unui regim dur de uscare, deoarece la uploads/Geographie/ h-capitolul-6-pdf.pdf