Lenha - poder calorífico, comparação de espécies, factores que influenciam a combustão

Estou a falar de mobiliário de todos os tipos, casas em bușteni ou em estrutura de madeira, tampos de mesa em madeira e resina epoxídicaPor exemplo, para pavimentos, soalhos, portas, janelas, etc., esquecemo-nos de uma das utilizações mais antigas da madeira, a lenha. Até há pouco tempo, a queima de lenha em fogões, em fornos ou sob pirotecnia era a norma. A minha avó paterna nunca cozinhou com outra coisa que não fosse lenha. Embora a maioria das pessoas da aldeia tivesse passado a cozinhar num fogão alimentado por uma garrafa, o meu avô não gostava do sabor da comida cozinhada dessa forma. Por isso, a avó cozinhava num pirotécnico em frente ao fogão a lenha. O sabor era realmente único. A grande alegria dos nossos netos era remexer nas panelas. Quando acabávamos de comer, estávamos todos sujos de fuligem das panelas, mas quem é que se importa?

Voltemos às propriedades combustíveis da madeira. Será que todas as espécies ardem da mesma forma? Se a madeira é tão diferente de espécie para espécie, e mesmo dentro da mesma árvore, o calor é o mesmo independentemente da madeira que está a arder? Porque é que por vezes é difícil acender o fogo e porque é que por vezes faz muito fumo? A que temperatura é que a lenha se inflama? Como é que queimo lenha de forma eficiente? Estou certo de que muitos de vós já se colocaram estas questões e muitas outras, tal como eu. Penso que há formas muito melhores de utilizar a madeira do que como lenha, mas continuo a apreciar a pizza feita num forno a lenha e o crepitar do fogo no fogão num dia de inverno 🙂 .

Qual é o poder calorífico da madeira?

Quando a madeira arde, produz energia. Sentimos esta energia como a libertação de calor. A quantidade de calor que a madeira liberta através da combustão é o seu valor calorífico. Poder calorífico é a quantidade de calor libertada ao queimar 1 kg de lenha. É medido em kcal/kg, kJ/kg ou kWh/kg, com valores diferentes consoante a unidade de medida. O poder calorífico determina a eficiência com que diferentes tipos de lenha podem aquecer o espaço desejado.

O poder calorífico depende do teor de humidade da madeira e é inversamente proporcional ao mesmo. Ou seja, quanto maior for o teor de humidade da madeira, menor é o seu poder calorífico. A madeira verde, acabada de cortar, liberta menos calor do que a madeira bem seca. O poder calorífico máximo é determinado com o teor de humidade 0% (poder calorífico absoluto). Como é quase impossível atingir este teor de humidade em condições normais de armazenamento da lenha, o teor de humidade referido é de 15%, que é naturalmente fixado pela madeira quando seca no ambiente. Recomenda-se, no entanto, que a madeira seja mantida dentro de casa, perto do fogão ou da lareira, durante pelo menos 24 horas antes de ser colocada no fogo. A humidade diminuirá durante este período e a madeira arderá melhor e mais eficazmente.

Poder calorífico - influenciado pelas espécies de madeira e pela estrutura interna da madeira

O poder calorífico das espécies de madeira difere de espécie para espécie. Ela depende de:

1. teor de celulose e lignina. A lenhina tem um poder calorífico de 6000 kcal/kg e a celulose e a hemicelulose de 4150 kcal/kg. Isto significa que a lenha com um teor mais elevado de lenhina (madeira de resinoso) liberta mais calor.
2. densidade - A densidade da lenha é muito importante. Quanto mais densa for a madeira, maior será o seu poder calorífico. Daí as diferenças entre a base do tronco de uma árvore - mais densa, maior poder calorífico - e o topo - mais solto, arde mais depressa e liberta menos calor.
3. Reduzir o teor de água - É muito importante saber a quantidade de água que a madeira tinha no momento do abate porque, após a secagem, a água deixa espaços vazios, resultando numa madeira mais murcha. A madeira que tem 35-40% de humidade quando é serrada (ex. carvalho) será muito mais densa com um teor de humidade de 15% do que a madeira que tenha tido um teor de humidade de 60-65% (por exemplo plop, salgueiro).

Apesar destas diferenças, não existe uma grande diferença no poder calorífico das espécies em relação à massa. Não tanto que se considere uma espécie de lenha inútil, enquanto outra espécie de lenha aquecerá imediatamente a sua casa. A diferença notável está no teor de humidade, na taxa de combustão e na relação superfície/volume, que abordaremos em seguida. Mas primeiro alguns exemplos de valores caloríficos determinados à humidade de 15%. Nem todas as fontes apresentam os mesmos valores, mas são bastante próximos.

• Pinho - 4000 kcal/kg
• Sólido - 3725 kcal/kg
• Grão-de-bico - 3700 kcal/kg
• Acácia - 3575 kcal/kg
• Fag - 3550 kcal/kg
• Cereja - 3550 kcal/kg
• Carvalho - 3450 kcal/kg
• Plop - 3200 kcal/kg

Nos exemplos anteriores, o poder calorífico da madeira em questão está relacionado com a sua massa. Se, no entanto, estiver relacionado com a unidade de volume, a madeira densa - carvalho, acácia, faia - terá o poder calorífico mais elevado.

Inflamabilidade da madeira. Factores que influenciam a combustão

Rácio entre a área de superfície e o volume

A madeira arde porque é inflamável. Para se inflamar, precisa de uma fonte de fogo. Uma madeira com uma densidade média e um teor de humidade de 12-15% inflama-se a 300ºC. A inflamabilidade da madeira aumenta em proporção direta com relação entre a superfície e o volume. É por isso que a madeira fina, a serradura, se inflama mais rapidamente do que um tronco. Também nesta ideia, a suspensão de pó de madeira no ar pode ser uma mistura explosiva. A madeira arde de fora para dentro. Uma madeira mais fina inflama-se mais depressa e arde rapidamente, enquanto uma madeira mais grossa arde mais tempo.

Humidade

Humidade é outro fator que influencia a combustão. A madeira húmida arde mais lentamente porque a água tem de ser removida primeiro. O poder calorífico da madeira húmida é menor porque parte da energia é utilizada para evaporar a água. Esta é primeiro libertada água livre e depois água ligada da estrutura lenhosa. A água desaparece progressivamente à medida que o fogo avança para o interior. A sua remoção rápida cria tensões e a madeira racha, espalhando faíscas. Quanto mais densa e dura for a madeira, maiores serão as tensões, aumentando a probabilidade de ocorrência de faíscas.

Circulação de ar

A combustão da madeira é um processo oxidativo. Para ser mantido é necessário ar (especialmente oxigénio no ar). É por isso que um fogo coberto se apaga e quando entra uma fonte de ar, o fogo aquece (como quando se abre uma porta ou uma janela numa sala onde o fogo está a arder). Foi determinado que são necessários 0,6 kg de ar para queimar 1 kg de madeira. Devido à maior quantidade de ar presente nas panelas grandes, as árvores de folha caduca ardem melhor do que as resinosasEsta última tem vasos muito finos fechados nas extremidades (traqueídos). A madeira com poros grandes arde melhor do que a madeira com poros pequenos. Mas a densidade da madeira também desempenha um papel importante. Quanto mais densa for a madeira, mais difícil é a ignição e mais lenta é a combustão, libertando calor durante mais tempo.

Que espécies queimam mais eficientemente

As resinas ardem mais lentamente e libertam mais calor (devido ao seu maior teor de lenhina). Outra razão pela qual as árvores resinosas libertam mais calor é o seu teor de resina, que é considerada um verdadeiro combustível. As folhosas jovens ou menos densas ardem mais rapidamente e libertam menos calor. À medida que a sua densidade aumenta, libertam mais calor do que um volume semelhante de madeira resinosa.

Lenha queimada - para aquecimento, proteção e coloração

Queimar lenha para aquecer ou cozinhar é, de facto, uma combustão, uma vez que é total. Já escrevi anteriormente sobre a queima de madeira, mas tratava-se de proteção e coloração. Para os interessados no método japonês Shou Sugi Ban de proteção da madeira exterior ou de realce do desenho natural da madeira através da queima, encontrar informações aqui.

A combustão total da lenha com a máxima eficiência resulta em água, dióxido de carbono e cinzas. As cinzas representam entre 0,5 e 1% do volume de lenha seca. Se a lenha estiver demasiado húmida e espessa ou se o ar for insuficiente (corrente de ar insuficiente, disposição da madeira que impede a circulação do ar), a combustão é incompleta e produzem-se gases perigosos (monóxido de carbono, monóxido de azoto) e fumo. O fumo é o carbono (carvão vegetal) arrastado pelo ar ou pelo vapor de água antes de ser completamente queimado e convertido em dióxido de carbono.

O calor da queima da madeira não é seco porque a água é removida durante o processo - tanto a água na madeira como a água da queima total da massa de madeira. É por isso que nas divisões com fogão a lenha ou lareira, o calor é agradável e as narinas não ficam secas.

Resíduos de madeira - matéria-prima para materiais combustíveis

Também é possível utilizar a madeira como combustível sem queimar troncos de árvores, lenha em geral. Os resíduos do processamento - serradura, pó de madeira - podem ser processados e transformados numa fonte de energia. O resultado são briquetes ou pellets utilizados para alimentar caldeiras e fogões de aquecimento. Ultimamente, os pellets tornaram-se um favorito porque são leves e 10 vezes mais pequenos do que os briquetes e podem ser transportados pneumaticamente para a zona de combustão.

Tanto os briquetes como os pellets são fabricados através da prensagem de resíduos de madeira em dispositivos especiais sem a adição de cola. A colagem é devida ao teor de humidade da madeira. Por isso, a madeira deve ter um teor de humidade entre 12 e 15%. Se for mais húmida, deve ser previamente seca, caso contrário, desfaz-se. Além disso, para uma boa colagem, não deve haver casca na mistura. Os processos tecnológicos e as instalações são diferentes, sendo os briquetes obtidos a uma pressão inferior à dos pellets.

Apesar de se tratar de um tema tão comum, espero ter conseguido encontrar informações novas e úteis para si. Se achar que pode ser do interesse de outros, sinta-se à vontade para partilhar. Se tiver quaisquer comentários, perguntas ou adições, por favor deixe-os abaixo no espaço dedicado.