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www.fpinnovations.ca Vérification à chaud de la teneur en humidité du bois Ateliers Séchage CIFQ 6 Mai 2010 Vincent Lavoie, Chercheur séchage du bois

Plan de la présentation Pourquoi effectuer des vérifications à chaud de la TH avec des humidimètres portatifs? L importance de mesurer la teneur en humidité en fin de séchage Les mesures d humidité des systèmes de contrôle des séchoirs Sondes à résistance Systèmes diélectriques à plaques Système de pesée en continu Les mesures avec humidimètres portatifs Échantillonnage Méthodes d utilisation de la sonde d empilement de Wagner Méthodes d utilisation de l humidimètre à résistance sur la rive (côté des pièces) Méthodolgie pour valider et/ou ajuster les mesures de TH au séchoir Conclusion

Pourquoi effectuer des tests à chaud avec des humidimètres portatifs? Parce qu on vient, par exemple, d apporter des modifications au programme, qu on a une nouvelle essence/épaisseur de produit à sécher et qu on veut valider l arrêt automatique par le contrôleur ou Parce qu on désire augmenter la précision de l arrêt automatique réalisé par le contrôleur

Les mesures d humidité des systèmes de contrôle des séchoirs sondes à résistance Donne une précision de lecture similaire à un humidimètre résistif portatif Le nombre de pièces échantillonnées est le facteur qui apporte la plus grande erreur sur l estimation de la TH La profondeur d insertion des sondes est un paramètre affectant la lecture Un échantillonnage sélectif non aléatoire, par exemple à l aide d un humidimètre résistif, peut aider à améliorer l estimation de la TH moyenne

Précision de l estimation de la moyenne de la TH en fonction de l erreur acceptée et du niveau d échantillonnage Écart-type de la population (%) Nombre d échantillons nécessaires pour estimer une moyenne 19 fois sur 20 considérant une erreur acceptée sur la teneur en humidité moyenne de ±0,5% ±1% ±2% 1 15 4 1 2 61 15 4 3 138 35 9 4 246 61 15 5 384 96 24

Les mesures d humidité par systèmes intégrés au contrôleur systèmes diélectriques à plaques Nombre considérable de pièces échantillons Potentiel pour certains systèmes de mesurer l humidité à haute teneur en humidité Des changements d étape peuvent être réalisés sur une base de TH Le système peut être utilisé pour réduire la vitesse de l air sous le PSF (réduction des coûts électriques) Prend seulement une lecture moyenne des pièces entre les plaques (pas de variation inter-pièces) Certains systèmes opèrent à une température minimale de l ordre de 180 o F (bien s informer auprès du fournisseur)

Les mesures d humidité par systèmes intégrés au contrôleur système par pesée en continu Nombre considérable de pièces échantillons Mesure de l humidité à haute teneur en humidité Des changements d étape peuvent être réalisés sur une base de TH Le système peut être utilisé pour réduire la vitesse de l air sous le PSF (réduction des coûts d énergie électriques) Prend seulement une lecture moyenne des pièces (pas de variation inter-pièces)

L importance de la mesurer l humidité en fin de séchage Permettre de poursuivre le séchage si celui-ci est insuffisant et permettre un arrêt précis pour limiter le surséchage Le taux de séchage en fin de cycle varie règle générale de 0,4 à 1,0 %/heure tout dépendamment de l essence, du produit et des conditions de séchage TH moyenne lors du «hot check» en fin de séchage Temps de séchage restant pour TH cible de 15% considérant un taux de séchage (%/h) de * 0,4 0,6 0,8 1,0 23% 20 h 13 h 10 h 8 h 21% 15 h 10 h 8 h 6 h 19% 10 h 7 h 5 h 4 h 17% 5 h 3 h 3 h 2 h * Valeurs arrondies à l unité

L importance de la mesure de l humidité en fin de séchage: arrêt précis = $ Ex. Séchoir de 250 Mpmp surséché de 1% SITUATION D'ARRÊT POUR RENCONTRER LES NORMES SITUATION D'ARRÊT - SURSÉCHAGE Garrahan et Cane, 1988 Moyenne (%) 14,9 Moyenne TH (%) 13,9 Écart-Type (%) 2,5 Écart-Type (%) 2,5 Valeur potentille du bois 400 $/Mpmp Valeur potentille du bois 400 $/Mpmp Estimation déclassement 21,91 $/Mpmp Estimation déclassement 23,31 $/Mpmp Proportion des pces >19% 5,05 % Proportion des pces >19% 2,07 % Capacité du séchoir 250 Mpmp Perte qualité 352,08 $ Perte énergie 67,23 $ Perte productivité par charge 5% du temps cible Fréquence 1 3 4 6 7 9 11 12 14 15 17 19 20 22 23 Teneur en humidité (%)

L importance de la mesure de l humidité en fin de séchage: arrêt précis = $ Perte monétaire annuelle Perte par monétaire Mpmpannuelle de capacité par Mpmp de dechargement capacité des séchoirs Perte monétaire causée par réduction capacité, réduction qualité et augmentation de consommation d'énergie 500 $ 480 $ 460 $ 440 $ 420 $ 400 $ 380 $ 360 $ 340 $ 320 $ 300 $ 280 $ 260 $ 240 $ 220 $ 200 $ 180 $ 160 $ 140 $ 120 $ 100 $ 80 $ 60 $ 40 $ 20 $ - $ 1% sous la cible 2% sous la cible 3% sous la cible 4% sous la cible 5% sous la cible 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% Hypothèses de calcul Valeur potentielle du bois: 400$/Mpmp Coût de l énergie thermique: 0,02$/kWh (~85$/TMA Planure) Marge bénéficiaire du séchage: 25$/Mpmp Temps de séchage de référence: 50 h Référence: TH moy: 14,9% É-T: 2,5% Proportion des charges dont la teneur en humidité est inférieure à la cible moyenne

Détermination d une TH moyenne cible En présence d une distribution normale seulement (épinette s y rapproche assez souvent) 19 17 TH MOYENNE CHARGE (%) 15 13 11 9 7 5% bois vert (conformité NLGA) 10% bois vert (conformité NLGA + 5% "kiln wet") 15% bois vert (conformité NLGA + 10% "kiln wet") 5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 ÉCART-TYPE TH (%)

L importance de la mesure de l humidité en fin de séchage: arrêt précis = $ Perte monétaire ($/Mpmp capacité) causée par réduction capacité, réduction qualité et augmentation de consommation d'énergie 500 $ 480 $ 460 $ 440 $ 420 $ 400 $ 380 $ 360 $ 340 $ 320 $ 300 $ 280 $ 260 $ 240 $ 220 $ 200 $ 180 $ 160 $ 140 $ 120 $ 100 $ 80 $ 60 $ 40 $ 20 $ - $ Perte monétaire annuelle par Mpmp de capacité Perte monétaire annuelle par Mpmp de capacité de chargement des séchoirs Exemple: Capacité totale de chargement des séchoirs de 1 000 Mpmp, 1% sous la cible 2% sous la cible 20% des charges3% surséchées sous la cible de 1% et 10% des charges surséchées de 2%. 4% sous la cible 5% sous la cible Perte annuelle estimée du scénario: 95$/Mpmp ccs + 75$/Mpmp ccs = 170$/Mpmp ccs x 1 000 Mpmp ccs = 170 000$ annuellement. 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% Proportion des charges dont la teneur en humidité est inférieure à la cible moyenne

L importance de la mesure de l humidité en fin de séchage Des lectures faussées dans le bois gelé même avec correction appliquée pour T o bois 60 55 50 Humidimètre capacitif L612 Wagner Teneur en humidité bois gelé (%) 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Teneur en humidité bois dégelé (%)

L importance de la mesure de l humidité en fin de séchage Des lectures faussées dans le bois gelé même avec correction appliquée pour T o bois 60 55 50 Humidimètre résistif Delmhorst Teneur en humidité bois gelé (%) 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Teneur en humidité bois dégelé (%)

L importance de la mesure de l humidité en fin de séchage Été comme hiver la température du bois ne varie pas considérablement dans le séchoir

Les mesures avec humidimètres portatifs Échantillonnage aléatoire Écart-type de la population (%) Nombre d échantillons nécessaires pour estimer une moyenne 19 fois sur 20 considérant une erreur acceptée sur la teneur en humidité moyenne de ±0,5% ±1% ±2% 1 15 4 1 2 61 15 4 Épinette 3 4 138 246 35 61 9 15 5 384 96 24 Point de départ réaliste pour précision et constance : pour l épinette: environ 150 échantillons pour le sapin: 250 échantillons peut être un bon départ

Les mesures avec humidimètres portatifs Humidimètre diélectrique Wagner L712 Prendre les lectures à une température du bois constante et uniforme Utiliser l appareil toujours à la même densité par produit/essence Bien marquer la sonde aux endroits correspondants aux largeurs des pièces à l état sec Choisir des rangées facilement accessibles à l aide de l appareil Appliquer une pression constante sur la poignée Prendre les mesures face vers le bas Échantillonner de façon représentative le paquet ou le chargement

Les mesures avec humidimètres portatifs Humidimètre diélectrique Wagner L712 Marqueur à la peinture

Les mesures avec humidimètres portatifs Humidimètre diélectrique Wagner L612-L712 Densités approximatives à utiliser pour estimer l humidité E-P-S COFI Appareil L712 Conditions du bois Bois brut empilé sur lattes Température C F Densité approximative ÉPN Densité approximative ÉPB Densité approximative SAB -18 0 0,28 0,23 0,09 20 68 0,36 0,31 0,17 49 120 0,42 0,37 0,23 60 140 0,44 0,39 0,25 71 160 0,46 0,41 0,27 82 180 0,48 0,43 0,29

Les mesures avec humidimètres portatifs Humidimètre diélectrique Wagner L612-L712 Appareil L612 Conditions du bois Bois brut désempilé Température C F Densité approximative ÉPN Densité approximative ÉPB Densité approximative SAB Conditions du bois Température C F Densité approximative ÉPN Densité approximative ÉPB Densité approximative SAB -18 0 0,38 0,33 0,19 20 68 0,46 0,41 0,27 49 120 0,52 0,47 0,33 60 140 0,54 0,49 0,35 71 160 0,56 0,51 0,37 82 180 0,58 0,53 0,39 49 120 0,56 0,51 0,37 60 140 0,58 0,53 0,39 71 160 0,60 0,55 0,41 82 180 0,62 0,57 0,43 Bois raboté désempilé -18 0 0,42 0,37 0,23 20 68 0,50 0,45 0,31

Les mesures avec humidimètres portatifs Humidimètre à résistance Delmhorst sur rive (2x4) Profondeur d utilisation de l humidimètre à résistance Delmhorst sur la rive du 2x4 pour estimer la teneur en humidité moyenne des pièces du paquet. (Simon Lagacé, 2006)

Utilisation des humidimètres portables Humidimètre à résistance Delmhorst sur rive (2x4) Teneur en humidité finale moyenne et écart-type des pièces de pourtour (46 pièces) Rive 3/8 po chaud brut COFI Rive 3/4 po chaud brut COFI Rive 1 1/8 po chaud brut COFI Face 3/8 po chaud brut COFI Face 3/8 po froid brut COFI Nombre échantillons 46 46 46 46 46 Temps après fin du séchage (h) 0 0 0 0 68 TH moyenne (%) 10,3 16,1 17,4 14,9 14,6 Écart-Type de TH (%) 1,7 3,2 3,3 2,6 2,0 Différentiel de 5,8% TH pour 3/8 po de différence en profondeur entre 3/8 et ¾ po et de seulement 1,3% de ¾ à 1 1/8 po.

Utilisation des humidimètres portables Humidimètre à résistance Delmhorst sur rive (2x4) Teneur en humidité finale moyenne et écart-type des pièces du paquet au complet Rive 3/8 po chaud brut COFI Rive 3/4 po chaud brut COFI Rive 1 1/8 po chaud brut COFI Face 3/8 po chaud brut COFI Face 3/8 po froid brut COFI Nombre d échantillons 46 46 46 46 197 Temps après fin du séchage (h) 0 0 0 0 68 TH moyenne (%) 10,3 16,1 17,4 14,9 16,4 Écart-Type de TH (%) 1,7 3,2 3,3 2,6 3,8

Utilisation des humidimètres portables Humidimètre à résistance Delmhorst sur rive (2x4) Proportion des pièces avec une teneur en humidité supérieure à 19% Endroit Face 3/8 po Rive 3/8 po Rive 3/4 po Rive 1 1/8 po État Froid Chaud Chaud Chaud Proportion Non Conforme Brut 30 sur 197 (total) 15,2% Brut 0 sur 46 (pourtour) 0,0% Brut 6 sur 46 (pourtour) 13,0% Brut 14 sur 46 (pourtour) 30,4% Conclusion: Une profondeur de ¾ pouce est un excellent point de départ pour estimer la teneur en humidité sur la rive de bois de construction 2x4 à la fin du séchage

Méthodologie proposée pour valider et/ou ajuster la mesure de teneur en humidité au séchoir 1. Documenter le plus précisément possible les données de TH au séchoir par chargement, séchoir, produit et essence

Méthodologie proposée pour valider et/ou ajuster la mesure de teneur en humidité au séchoir 2. Documenter le plus précisément possible les données de TH au planeur par chargement, séchoir, produit et essence. Cibler TH cible. SPF COFI 5/16" profondeur Fréquence Un système de traçabilité rend cette opération totalement automatisée et facilite grandement le travail du personnel POPULATION = CHARGEMENT Teneur en humidité

Méthodologie proposée pour valider et/ou ajuster la mesure de teneur en humidité au séchoir 3. Mettre en relation toutes les informations d humidité compilées au séchoir et au planeur par chargement, par séchoir, par produit, par essence Date chargement # de chargement Produit Dimension Essence TH moyenne, écart-type (lorsque disponible), proportion pièces trop vertes (lorsque disponible) de: sonde d empilement et/ou humidimètre à résistance et/ou sondes résistance et ou plaques diélectriques TH moyenne, écart-type, proportion pièces trop vertes du chargement complet (idéalement) passé au planeur idéalement ou d un échantillon représentatif c est la référence

Méthodologie proposée pour valider et/ou ajuster la mesure de teneur en humidité au séchoir 3. Mettre en relation toutes les informations d humidité compilées au séchoir et au planeur par chargement, par séchoir, par produit, par essence

Méthodologie proposée pour valider et/ou ajuster la mesure de teneur en humidité au séchoir 4. Établir les corrélations séchoir-planeur (du printemps à l automne) et apporter les modifications qui s imposent sur les mesures prises au séchoir Sousestimation de la TH au séchoir de 1% avec la sonde d empilement Wagner @ 0,46

Méthodologie proposée pour valider et/ou ajuster la mesure de teneur en humidité au séchoir Chaque variation de 0,04 de densité sur l appareil Wagner Cas précédent: correspond à 1% de variation en humidité. En augmentant la densité on diminue la DONC: Pour ajuster les mesures lecture d humidité et en moyennes du séchoir à celles du diminuant la densité on augmente la valeur de planeur on peut changer la l humidité Sousestimation de la TH au séchoir de 1% avec la sonde d empilement Wagner à 0,46 densité dans l appareil pour 0,42 Pour la mesure avec l humidimètre résistif on peut ajuster la profondeur d insertion des aiguilles

Conclusion Meilleures sont les mesures d humidité en fin de séchage, meilleurs sont les arrêts et donc meilleure est l opération Bons outils Bonne méthode Bonne communication Bonne documentation Bonne analyse Bon suivi

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