APOSTILA-PROPRIEDADESDAMADEIRA-2012

MINISTRIO DA EDUCAO E DO DESPORTO

SETOR DE CINCIAS AGRRIAS DA UFPR CENTRO DE CINCIAS FLORESTAIS E DA MADEIRA

Departamento de Engenharia e Tecnologia Florestal

PROPRIEDADES DA MADEIRA

Prof. Dr. Joo Carlos Moreschi Fevereiro/ 2.005

4 edio novembro / 2.012 - Curitiba, PR

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SUMRIO LISTA DE FIGURAS .............................................................................................. v LISTA DE TABELAS .............................................................................................. x 1. PROPRIEDADES ORGANOLTICAS DA MADEIRA .......................................1 1.1. Cor .................................................................................................................1 1. 2. Cheiro ...........................................................................................................3 1.3. Gosto ou Sabor .. ........................................................................................4 1.4. Gr ................................................................................................................ 5 1.5. Textura ........................................................................................................7 1.6. Brilho ...........................................................................................................8 1.7. Desenho .......................................................................................................8 2. MASSA ESPECFICA (Densidade) .................................................................. 9 2.1. MASSA ESPECFICA APARENTE ..................................................................9 2.1.1. Determinao da Massa Especfica Aparente ............................................11 2.1.1.1. Determinao do volume pelo mtodo estereomtrico ............................11 2.1.1.2. Determinao do volume pelo mtodo por deslocamento ..................... 11 2.1.1.3. Determinao do volume pelo mtodo de pesagem ............................... 14 2.1.2. Determinao da Massa Especfica pela Imerso Relativa da Pea ......... 15 2.1.3. Determinao da Massa Especfica Atravs da Passagem de Raios ...... 16 2.1. 4. Fatores que Influem na Massa Especfica da Madeira .............................16 2.1.4.1. Influncias internas ..................................................................................16 2.1.4.2. Influncias externas ................................................................................ 26 2.2. MASSA ESPECFICA REAL ..........................................................................27 3. UMIDADE ........................................................................................................ 28 3.1. DEFINIO ................................................................................................... 29 3.2. MTODOS UTILIZADOS PARA A DETERMINAO DO TEOR DE

UMIDADE .................................................................................................... 30 3. 2.1. Mtodo por Pesagens ............................................................................... 30 3.2.2. Mtodo Qumico por Destilao ................................................................. 31 3.2.3. Mtodo Qumico por Titulao (Karl Fischer) ............................................ 34 3.2.4. Aparelhos Eltricos .................................................................................... 35 3.2.4.1. Aparelhos baseados em medidas de resistncia .................................... 36

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3.2.4.2. Aparelhos baseados na capacidade eltrica .......................................... 36 3.3. AMOSTRAGEM ............................................................................................ 37 3.4. DEPENDNCIA DA UMIDADE DA MADEIRA ............................................. 39 3.5. SORO DA MADEIRA ............................................................................... 45 4. CONTRAO E INCHAMENTO .................................................................... 52 4.1. CONTRAO E INCHAMENTO VOLUMTRICO ...................................... 52 4.1.1. Coeficiente de Inchamento Volumtrico Mximo ....................................... 54 4.1.2. Coeficiente de Contrao Volumtrica Mxima ..........................................55 4.2. CONTRAO E INCHAMENTO LINEARES ............................................... 58 4.3. CONTRAO E INCHAMENTO LINEARES EM NGULO ..................... 62 4.4. COEFICIENTE DE RETRATIBILIDADE (Q) ............................................... 63 4.4.1. Utilizao do Coeficiente de Retratibilidade da Madeira ........................... 64 4.4.2. Determinao dos Coeficientes de Contrao, Inchamento e de

Retratibilidade ........................................................................................... 66 4.5. ANISOTROPIA DIMENSIONAL ................................................................... 69 5. PROPRIEDADES TRMICAS DA MADEIRA ................................................. 73 5.1. CONDUTIVIDADE TRMICA DA MADEIRA ................................................ 74 5.2. CALOR ESPECFICO DA MADEIRA ........................................................... 81 5.3. TRANSMISSO TRMICA ......................................................................... 83 5.4. EXPANSO TRMICA DA MADEIRA ......................................................... 84 6. PROPRIEDADES ELTRICAS DA MADEIRA ............................................. 86 7. PROPRIEDADES ACSTICAS DA MADEIRA ............................................ 91 8. PROPRIEDADES MECNICAS DA MADEIRA ........................................... 100 8.1. ELASTICIDADE E PLASTICIDADE ............................................................ 100 8.1.1. Mdulo de Elasticidade ........................................................................... 102 8.2. DEPENDNCIAS GERAIS DAS PROPRIEDADES MECNICAS E

ELSTICAS DA MADEIRA .................................................................... 107 8.2.1. Condies do Ensaio .............................................................................. 107 8.2.2. Influncias Internas da Madeira ............................................................ 110 8.2.3. Influncias Externas da Madeira ............................................................. 121 9. ENSAIOS DE LABORATRIO PARA A DETERMINAO DAS PROPRIEDADES MECNICAS DA MADEIRA ................................................ 126 9.1. FLEXO ESTTICA ................................................................................. 126 9.1.1. Consideraes Gerais Sobre o Ensaio .................................................. 126 9.2. FLEXO DINMICA ................................................................................. 138 9.2.1. Consideraes Gerais Sobre o Ensaio .................................................. 139

iv

9.2.1.1.Testes de flexo dinmica segundo as Normas DIN e AFNOR-IPT........139 9.3. COMPRESSO AXIAL OU PARALELA S FIBRAS .................................. 148 9.3.1. Consideraes Gerais Sobre o Ensaio .....................................................148 9.3.2.Clculo do Mdulo de Elasticidade e da Resistncia Mx. Compresso Axial .....................................................................................152 9.4. COMPRESSO PERPERDICULAR S FIBRAS ....................................... 154 9.4.1. Consideraes Gerais Sobre o Ensaio .................................................... 154 6.4.2. Clculo da Resistncia Compresso Perpendicular s Fibras ............ 158 9.5. TRAO AXIAL OU PARALELA S FIBRAS ............................................ 158 9.5.1. Consideraes Gerais Sobre o Ensaio .................................................... 158 9.5.2. Clculo Para a Determinao da Resistncia Trao .......................... 162 9.6. TRAO PERPENDICULAR ..................................................................... 166 9.6.1. Consideraes Gerais Sobre o Ensaio .................................................... 166 9.6.2. Clculo da Resistncia Trao Perpendicular s Fibras ..................... 171 9.7. CISALHAMENTO ....................................................................................... 171 9.7.1. Consideraes Gerais Sobre o Ensaio .....................................................171 9.7.2. Clculo da Resistncia ao Cisalhamento ................................................ 174 9.8. RESISTNCIA DUREZA ....................................................................... 174 9.8.1. Consideraes Gerais ..............................................................................176 9.8.1. Dureza Brinnel ....................................................................................... 176 9.8.2. Dureza Janka .......................................................................................... 178 9.9. RESISTNCIA ABRASO .................................................................... 181 9.10. RESISTNCIA TORO .................................................................... 182 10. DEPENDNCIAS GERAIS DAS PROPRIEDADES MECNICAS DA MADEIRA .......................................................................................................... 185 10.1. CONDIES DO ENSAIO ..................................................................... 185 10.1.1. Tamanho e Forma do Corpo de Prova ................................................ 185 10.1.2. Velocidade do Ensaio ............................................................................ 186 10.2. INFLUNCIAS INTERNAS DA MADEIRA ................................................ 187 10.2.1. Massa Especfica ................................................................................... 187 10.2.2. ngulo das Fibras ............................................................................... 187 10.2.3. Posio no Tronco ................................................................................. 187 10.2.4. Porcentagem dos Lenhos Inicial e Tardio ............................................. 187 10.2.5. Defeitos da Madeira ............................................................................... 188 10.2.5.1 Galhos (ns) ........................................................................................ 188

v

10.2.5.2. Gr irregular ........................................................................................ 189 10.2.5.3. Lenho de reao .............................................................................. 189 10.3. INFLUNCIAS EXTERNAS ..................................................................... 191 10.3.1. Temperatura ........................................................................................... 191 10.3.2. Umidade ................................................................................................ 191

LISTA DE FIGURAS

FIGURA PGINA

1 Aparelho para a medio de volume por imerso em mercrio (Amsler) - Kollmann, p.362. ................................................................... 12

2 Exemplo de recipiente usado na determinao do volume pelo deslocamento de gua (kollmann,pag.361):recipiente e tubo capilar em perfil, e escala graduada e tubo capilar vistos de frente....................14

3 Determinao do volume por pesagem .................................................. 14 4 Representao de pea de madeira preparada para determi-nao da

massa especfica pelo mtodo de imerso relativa..................................15 5 Distribuio normal da massa especfica de 6 espcies de madeira ..... 16 6 Variao da massa especfica (ru) em funo do teor de umidade (U)...19 7 Distribuio normal da massa especfica para os lenhos tardio e

inicial........................................................................................................ 20 8 Relao entre massa especfica (ro) e a proporo de lenho

tardio (%) (conferas)............................................................................. 20 9 Variao da massa especfica (ro) e da proporo de lenho tardio

(para o Fraxinus excelsius) - Madeira com porosidade em anel .......... 22 10 Relao entre a massa especfica (ro) e a largura do anel de

crescimento, para folhosas com porosidade em anel (a = 1 e 2), e porosidade difusa ( b = 3 e 4 )................................................................. 22

11 Variao da massa especfica no sentido transversal, para conferas e folhosas com porosidade em anel....................................................... 24

12 Relacionamento entre as massas especficas aparente bsica (ru) e

vi

a 0%U ( ro ) com a altura da rvore........................................................ 24

13 Representao esquemtica das paredes celulares, correspondentes aos lenhos inicial e tardio da madeira..................................................... 28

14 Aparelhagem utilizada para a determinao do teor de umidade pelo mtodo de destilao...................................................................... 32

15 Instalao utilizada para a determinao do teor de umidade da madeira pelo mtodo Karl Fischer.......................................................... 35

16 Representao da curva e distribuio da umidade dentro de uma pea de madeira seca, e de pontos representativos para a sua determinao.......................................................................................... 37

17 Relao entre a temperatura, umidade absoluta e umidade relativa do ar () ................................................................................................. 42

18 Relao entre a massa especfica (ro) e o teor de umidade mxima da madeira (Umax)................................................................................... 43

19 Possveis formas de gua existentes na madeira .................................. 45 20 Relao entre vrias propriedades de resistncia mecnica e

o teor de umidade da madeira (U%)....................................................... 47 21 Diferentes formaes de meniscos nos capilares da madeira

durante a adsoro e a desoro - ngulo de humectao -...............49 22 Isotermes de desoro e adsoro de umidade na madeira ..................49 23 Curvas de umidade de equilbrio para a madeira de Picea sitchensis,

em relao temperatura e umidade relativa do ar........................... 50 24 Molculas de gua (em cor mais clara) entre as regies cristalinas

e dentro das regies amorfas das micelas............................................. 52

25 Relao entre o coeficiente de inchamento volumtrico (V) e o teor de umidade da madeira, para diferentes espcies florestais........... 53

26 Relao entre a contrao volumtrica e o teor de umidade da madeira, em funo da sua massa especfica (m.e.)............................. 58

27 Diferentes sentidos anatmicos da madeira .......................................... 60 28 Relao entre o teor de umidade e o inchamento volumtrico da

madeira em seus diferentes sentidos .................................................... 60

29 Contrao linear em ngulo ( ) da madeira, considerando uma pea de madeira anatomicamente bem orientada..................................62

30 Corpo-de-prova segundo a COPANT 30:1-005, para a determinao dos coeficientes de contrao, inchamento e de retratibilidade............. 67

31 Visualisao dos tipos de defeitos desenvolvidos durante a secagem da madeira, devidos ao fenmeno da anisotropia ................................ 69

32 Representao esquemtica do maior nmero de paredes celulares

vii

por unidade de distncia, entre os diferentes sentidos anatmicos da madeira.................................................................................................. 71

33 Representao do coeficiente de condutividade trmica da madeira .... 75 34 Relacionamento entre a condutividade trmica e o teor de umidade,

para madeiras com diferentes massas especficas................................ 78 35 Parede construda para obter um isolamento trmico de 1/K = 1,20 .... 80

36 Relao existente entre a resistncia eltrica especfica da madeira e o seu teor de umidade ........................................................................ 88

37 Efeito de um forro acstico confeccionado de chapa de fibras de madeira perfuradas: a) penetrao das ondas sonoras pelos buracos, e perda de energia por efeito da reflexo sucessiva nas paredes do espao vazio entre o teto e o forro aplicado; b) reflexo de parte da onda sonora incidente na superfcie da chapa de fibras; e c) absoro da onda sonora pela chapa de fibras............................... 94

38 Propagao do som pela vibrao de uma parede por efeito de choque de ondas sonoras...................................................................... 95

39 Dependncia do isolamento acstico versus a freqncia do som, de um compensado de madeira (1) e de uma parede de alvenaria (2)..97

40 Tipos de paredes de madeira e qualificao quanto ao isolamento acstico: a) Parede mltipla com isolamento deficiente; b) parede mltipla com elevado poder de isolamento acstico.............................. 98

41 Formas prticas de isolamento do som por materiais slidos: a) em um teto de laje de concreto, acima; e b) em teto com vigamento de madeira, abaixo............................................................ 99

42 Tpica relao carga / deformao para testes de trao e de compresso .......................................................................................... 101

43 Esquema simplificado do sistema de classificao de madeiras, baseado no mdulo de elasticidade E. ...............................................103

44 Esquema simplificado da determinao do mdulo de elasticidade dinmico........................................................................... 105

45 Dependncia da resistncia flexo e da deformao total sobre a relao L/h dos corpos-de-prova ...................................................... 108

46 Relao da energia absorvida por volume, como uma funo da relao L/h - o valor mnimo do trabalho de impacto corresponde a L/h = 12.............................................................................................. 108

47 Dependncia das propriedades de resistncia relativa em funo do ngulo da gr, em relao direo axial do corpo-de-prova...............111

48 Representao de tenses internas e de rachaduras microscpicas dentro de um anel de crescimento........................................................ 117

49 Representao da posio dos lenhos de compresso e de trao no fuste de rvores............................................................................... 117

viii

50 Influncia da temperatura de secagem sobre a resistncia compresso........................................................................................... 123

51 Esquema do ensaio de flexo esttica (P= carga; d= deformao)..... 126 52 Forma e dimenses do corpo-de-prova para flexo esttica,

segundo a Norma COPANT 30:1-006.................................................. 127 53 Distribuio das tenses dentro do corpo-de-prova durante o

ensaio de flexo esttica...................................................................... 128 54 Distribuio das tenses de compresso, trao e cisalhamento

em peas submetidas flexo esttica, com cargas distribudas simetricamente...................................................................................... 128

55 Percentual de deformao causada pelas tenses de cisalhamento no teste de flexo esttica.................................................................... 129

56 Distribuio das tenses durante o ensaio de flexo esttica (as situaes A, B e C so descritas a seguir)..................................... 129

57 Representao da ruptura e da deformao plstica em um corpo-de-prova submetida ao ensaio de flexo esttica....................... 130

58 Posio de tomada dos dados de deformao durante o ensaio de flexo esttica.................................................................................. 131

59 Exemplo de determinao grfica do limite proporcional (LP) entre as cargas e as deformaes correspondentes registradas durante o ensaio de laboratrio..........................................................................134

60 Influncia da relao L/h sobre o coeficiente de resilincia da madeira ........................................................................................... 139

61 Equipamento adotado para a avaliao da resistncia flexo dinmica, pelas normas DIN e AFNOR-IPT......................................... 140

62 Relacionamento do tipo de ruptura ocorrida no ensaio de flexo dinmica com a qualidade da madeira: da esquerda para a direita, madeiras com alta, media e baixa resistncia ao choque.................... 143

63 Esquema do ensaio de compresso axial (corpo-de-prova, ponte e registrador de deformaes).............................................................. 148

64 Ruptura tpica apresentada em corpos-de-prova testados para avaliar a compresso axial, e representao grfica do deslizamento das fibras por efeito da deformao..................................................... 151

65 Tipos de rupturas que podero ocorrer com a realizao do ensaio de compresso axial: a) amassamento; b) rachadura lateral; c) cisalhamento; d) rachadura longitudinal; e) amassamento e cisalhamento paralelo gr e; f) deslizamento na forma de vassoura................................................................................................151

66 Esquema do ensaio para a determinao da resistncia compresso perpendicular s fibras, segundo a Norma COPANT 30:1-011 .......... 155

67 Grfico tpico relacionando a carga e a deformao registradas no ensaio de compresso perpendicular s fibras................................156

ix

68 Sentido dos esforos empregados no ensaio de trao axial................159 69 Forma e dimenses observadas em um corpo-de-prova para

a avaliao da resistncia trao axial da madeira........................... 160 70 Esquema do ensaio para a determinao da resistncia trao axial.

Velocidade: 1mm por minuto..................................................................161 71 Representao grfica de rupturas causadas por trao axial, em

madeiras com diferentes resistncias aparentes...................................163 72 Corpo de prova e forma de execuo do ensaio de trao

perpendicular s fibras.......................................................................... 165 73 Corpo-de-prova para o ensaio de tenso perpendicular gr, de

acordo com especificaes da Norma AFNOR.................................... 166 74 Distribuio das tenses dentro do c.p. durante a determinao da

resistncia............................................................................................. 166 75 Corpos-de-prova de acordo com diferentes normas tcnicas, para a

determinao da resistncia ao fendilhamento..................................... 167 76 Relacionamento entre a resistncia ao fendilhamento determinada

em corpos-de-prova confeccionados com uma (figura 71) e com duas ranhuras (figuras 68 70)............................................................ 168

77 Esquema do teste de cisalhamento ..................................................... 170 78 Corpo-de-prova usado para a determinao da resistncia ao

cisalhamento, segundo a Norma COPANT 30:1-007 - sees de trabalho em funo da orientao de corte da madeira: A) tangencialmente aos anis de crescimento; e B) perpendicularmente aos anis de crescimento..................................................................... 172

79 Distribuio de tenses em um cubo de madeira sob carga simetricamente distribuda..................................................................... 172

80 Esquema do ensaio para a determinao da dureza Janka .................178 81 Possveis casos de toro de C.P. de madeira com seo

transversal quadrada............................................................................ 182

x

LISTA DE TABELAS

TABELA PGINA

1. ESPCIES DE MADEIRA E SUBSTNCIAS QUE

CONFEREM A SUA COLORAO ................................................ 1 2. ESPCIES DE MADEIRA E EFEITOS NEGATIVOS A

HUMANOS ...................................................................................... 4 3. EXEMPLOS DE ALGUNS VALORES MDIOS DE MASSA

ESPECFICA DA MADEIRA - (CLIMATIZADAS PARA SE ESTABILIZAREM A 0% U)............................................................ 17

4. TIPOS DE GUA EXISTENTES NA MADEIRA E SEUS RELACIONAMENTOS AO PROCESSO DE DESORO ........... 51

5. VALORES DE CONTRAO LINEAR E VOLUMTRICA DE ALGUMAS ESPCIES, ORDENADAS SEGUNDO A MASSA ESPECFICA A 15% DE TEOR DE UMIDADE............................. 61

6. EXEMPLOS DE COEFICIENTES DE RETRATIBILIDADE PARA DIFERENTES ESPCIES DE MADEIRA ........................... 64

7. FATORES DE ANISOTROPIA E RESPECTIVAS CLASSES DE QUALIDADE DA MADEIRA ................................... 70

8. EXEMPLOS DE ALGUNS COEFICIENTES DE CONDUTIVIDADE TRMICA ........................................................ 78

9. DIFERENA DE TEMPERTURA ENTRE OS LADOS INTERNO E EXTERNO DE UMA PAREDE EM FUNO DO MATERIAL E ESPESSSURA DAS CAMADA UTILIZADAS ............................ 81

10. ALGUNS VALORES MDIOS DE CALOR ESPECFICO ............ 82 11. RESISTENCIA ELTRICA ESPECFICA (R) DE

ALGUNS MATERIAIS ISOLANTES ............................................. 89 12. FORMAS DE UTILIZAO DA CORRENTE ELTRICA

ALTERNADA DE ALTA FREQNCIA, SUAS VANTAGENS E DESVANTAGENS .............................................. 90

13. EXEMPLOS DE GRAUS DE ABSORO SONORA DE ALGUNS MATERIAIS ............................................................. 94

14. RELAO APROXIMADA ENTRE O COEFICIENTE DE ABSORO DE RUIDOS (ISOLAMENTO ACSTICO)

xi

DE PAREDES SIMPLES, EM DIFERENTRES ESPESSURAS E MASSAS DO MATERIAL POR METRO QUADRADO............... 96

15. RESULTADOS DE ENSAIOS MECNICOS DE ALGUMAS MADEIRAS BRASILEIRAS .......................................106

16. PROPORES DE ALTERAES NAS PROPRIEDADES MECNICAS DA MADEIRA, POR PERCENTUAL DE ALTERAO NO TEOR DE UMIDADE ...................................... 124

17. DADOS REGISTRADOS DURANTE UM ENSAIO DE FLEXO ESTTICA. ................................................................... 133

18. RESISTNCIA COMPRESSO AXIAL MDIA, OBTIDA EM VRIOS ENSAIOS DE COMPRESSO AXIAL PARA CORPOS-DE-PROVA COM DIFERENTES SEES TRANSVERSAIS.......................................................................... 149

19. VALORES DE RESISTNCIA TRAO PARALELA PARA ALGUNS COMPONENTES DA MADEIRA....................... 160

20. CARGA APLICADA NO TESTE DE DUREZA BRINNEL EM FUNO DA PROVVEL DUREZA E MASSA ESPECFICA DA MADEIRA TESTADA ...................................... 176

21. MDULOS DE ELASTICIDADE FLEXO ESTTICA .......... 187 22. RESULTADOS DE ENSAIOS MECNICOS COMPRESSO,

TRAO E FLEXO ESTTICA DA MADEIRA COM E SEM A PRESENA DE NS................................................................... 187

23. ALTERAES DAS PROPRIEDADES MECNICAS DA MADEIRA EM FUNO DO TEOR DE UMIDADE.....................191

PROPRIEDADES TECNOLGICAS DA MADEIRA 1. edio: fevereiro/2005; 4 edio: novembroo/ 2.012

Departamento de Engenharia e Tecnologia Florestal da UFPR Prof. Dr. Joo Carlos Moreschi

A presente apostila foi elaborada para fins didticos e seu dowload e cpia esto disponveis para qualquer pessoa interessada na matria, contudo a alterao de seu contedo, a transcrio da totalidade ou de parte de seu texto, bem como sua traduo total ou parcial no esto autorizadas, exceto se devidamente citada a sua fonte.

1

PROPRIEDADES DA MADEIRA 1. PROPRIEDADES ORGANOLTICAS DA MADEIRA

As propriedades organolticas da madeira so aquelas que impressionam os

rgos sensitivos, sendo elas: cheiro, cor, gosto, gr, textura e desenho que se

apresentam no material, e so diretamente ligadas ao seu valor decorativo e

ornamental.

1.1. COR

A cor da madeira originada por substncias corantes depositadas no interior

das clulas que constituem o material lenhoso, bem como impregnadas nas suas

paredes celulares. Entre estas substncias podem-se citar resinas, gomas, goma-

resinas, derivados tnicos e corantes especficos, muitos dos quais ainda no foram

suficientemente estudados sob o ponto de vista qumico.

A Tabela 1 abaixo apresenta algumas espcies de madeira e as respectivas

substncias responsveis pela colorao conferida madeira.

TABELA 1. ESPCIES DE MADEIRA E SUBSTNCIAS QUE CONFEREM A SUA COLORAO

NOME COMUM NOME CIENTFICO SUBSTNCIA CORANTE

Pau Brasil Guilandina echinata Brasilina

Pau Campeche Haematoxylum campechianum Hematoxilina

Ip Gnero Tabebuia (Bignoniacea) Lepachol

A regio perifrica do alburno, juntamente com a do cmbio, apresenta

colorao mais clara que a madeira de cerne, situado na regio mais interior do fuste

de uma rvore.

Alguns dos produtos depositados no interior das clulas e das paredes

celulares, responsveis pela colorao da madeira, podem ser txicos a agentes

xilfagos, os quais conferem a vrias madeiras de colorao escura uma alta

durabilidade em situaes de uso que favorecem a biodeteriorao.




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De forma geral, madeiras mais leves e macias so sempre mais claras que as

mais pesadas e duras. Por outro lado, em regies quentes predominam as madeiras

com cores variadas e mais escuras que em regies de clima frio; nestas ltimas

predominam as madeiras denominadas madeiras brancas.

A cor da madeira de grande importncia no ponto de vista prtico, pela

influncia que exerce sobre seu valor decorativo. Adicionalmente, substncias

corantes, quando presentes em altas concentraes na madeira, podem ser

extradas comercialmente e utilizadas na tingidura de tecidos, couros e outros

materiais. Como exemplo de espcies comerciais para esta finalidade temos o Pau

Brasil e o Pau Campeche, apresentadas na Tabela 1, e a Taiva (Chlorophora

tinctoria).

A cor da madeira varia com o teor de umidade e normalmente ela se torna

mais escura quando exposta ao ar, pela oxidao das substncias orgnicas

contidas no material lenhoso. Tal efeito promovido pela elevao da temperatura,

como pela exposio da madeira a radiao solar. Outras formas de alterao da cor

natural da madeira dizem respeito s situaes em que este material se encontra em

contato com metais ou por ao de micorganismos (fungos e/ou bactrias).

Com o propsito de aumentar o valor comercial de algumas espcies de

madeira, pode-se causar a modificao artificial da cor da madeira por meio de

tinturas, descoloraes ou outros meios, como alteraes na cor por tratamentos

com gua ou vapor dgua.

Para escurecer madeiras recm cortadas no sentido de dar-lhes um aspecto

envelhecido, e obviamente aumentar o seu valor comercial, utiliza-se com sucesso o

tratamento de corrente contnua de ar quente carregado com oznio, o que produz,

simultaneamente, a secagem e o envelhecimento artificial da madeira, por

evaporao dagua e por oxidao das substncias existentes no material lenhoso.

Devido subjetividade ao se descrever a cor da madeira, e por questo de

padronizao nesta rea tecnolgica, recomendvel a utilizao da tabela de

cores de Munsell para tecidos vegetais (MUNSELL COLOR Munsell color chart for

plant tissues. Baltimore, 1952).




3

1. 2. CHEIRO

O cheiro uma caracterstica difcil de ser definida. O odor tpico que algumas

espcies de madeira apresentam deve-se presena de substncias volteis,

concentradas principalmente na madeira de cerne. Por conseqncia ele tende a

diminuir com o tempo em que a superfcie da madeira fica exposta, mas pode ser

realado com a raspagem da sua superfcie, produzindo-se cortes ou umedecendo o

material a ser examinado.

O odor natural da madeira pode ser agradvel ou desagradvel, valorizando-a

ou limitando-a quanto a sua utilizao. Contudo ela tambm pode ser inodora,

caracterstica que a qualifica para inmeras finalidades, em especial na produo de

embalagens para chs e produtos alimentcios.

Como exemplo do emprego de espcies de madeira em funo de seu odor

caracterstico, pode-se citar a confeco de embalagens para charutos, uma vez o

sabor melhora quando estes so armazenados em caixas de madeira de Cedro

(Cedrela sp.). Outras espcies, devido a seus aromas agradveis, so normalmente

exploradas comercialmente para a fabricao de artigos de perfumaria, como o

Cedro-rosa (Santalum album), usada como incenso no Oriente, e o Cinamomo-

cnfora (Cinnamomum camphora), empregado na confeco de bas para o

armazenamento de ls e peles pela sua propriedade de repelir insetos.

Em contraste s madeiras valorizadas pelo odor agradvel, existem as que

tm saponinas em suas clulas e, quando trabalhadas no estado seco, desprendem

p que irritam as mucosas nasais. Entre algumas espcies que apresentam este

inconveniente, esto a Enterolobium contortisiliquum, Tabebuia sp. e a Myrocarpus

frondosus. Tambm existem as que apresentam toxicidade ao homem, com efeitos

como irritao da pele, dos olhos ou nariz, alergias, dores de cabea, etc.

Alm dos efeitos j apresentados, relacionados s substncias includas na

madeira e responsveis pelo odor e efeitos nocivos ao homem, muitas espcies de

madeira possuem substncias especiais em suas clulas que podem ser

problemticas, caracterizando-se como defeitos, caso danifiquem as serras e

equipamentos empregados no desdobro e na usinagem, como o carbonato de clcio




4

na madeira de Baitoa (Phyllostemon brasiliensis), ou o elevado teor de slica nas

madeiras de Maaranduba ( Manilkara elata) e Itaba ( Mazilaurus itauba).

A Tabela 2., a seguir, apresenta algumas espcies de madeira tidas como

prejudiciais sade humana, bem como os respectivos efeitos causados pelas

substncias depositadas no interior de suas clulas:

TABELA 2. ESPCIES DE MADEIRA E EFEITOS NEGATIVOS A HUMANOS

NOME COMUM NOME CIENTFICO EFEITOS NEGATIVOS SOBRE HUMANOS

Cavina Machoerim scleroxylon Dermatite, asma, tonturas, nsia, etc

Jacarand-da-bahia Dalbergia nigra Dermatite

Peroba-amarela Paratecoma peroba Dermatite

Jacareba Calophyllum brasiliense Tonturas

1.3. GOSTO OU SABOR

Gosto ou sabor uma propriedade intimamente relacionada com o odor, por

ambos serem originados das mesmas substncias.

Na prtica, somente de forma excepcional o gosto da madeira contribui para a

identificao e distino entre espcies. Por esta razo esta determinao est

definitivamente em desuso pois, alm da possibilidade de reaes alrgicas ou de

intoxicao ao se tentar determinar o gosto da madeira, ele muito varivel e pouco

contribui. Contudo ele pode excluir certas espcies de madeira para algumas

utilizaes, como no caso de embalagens para alimentos, palitos de dente, de

picols e de pirulitos, brinquedos para bebs, utenslios para cozinhas, etc.




5

1.4. GR

O termo gr refere-se orientao geral dos elementos verticais constituintes

do lenho, em relao ao eixo da rvore ou de uma pea de madeira. Esta orientao

decorrente das mais diversas influncias em que a rvore submetida durante o

seu processo de crescimento, culminando em grande variao natural no arranjo e

na direo dos tecidos axiais, o que origina vrios tipos de grs, a saber:

Gr direita ou reta: Tipo de gr considerada normal, apresentando os tecidos axiais orientados paralelamente ao eixo principal do fuste da rvore ou de peas

confeccionadas de madeira.

Este tipo de gr apreciado na prtica por contribuir para uma elevada

resistncia mecnica, ser de fcil desdobro e processamento e no provocar

deformaes indesejveis por ocasio da secagem da madeira. Contudo, no

ponto de vista decorativo as superfcies tangenciais e radias da madeira se

apresentaro com aspecto bastante regular e sem figuras ornamentais

especiais, a exemplo da madeira de Araucaria angustifolia.

Grs irregulares: Tipos de grs cujos tecidos axiais apresentam variaes na orientao, em relao ao eixo principal do fuste da rvore ou de peas de

madeira. Dentre os tipos de grs irregulares distinguem-se:

- Gr espiral: Determinada pela orientao espiral dos elementos axiais constituintes da madeira, em relao ao fuste da rvore. Em rvores vivas,

sua presena pode ser muitas vezes visualizada pela aparncia espiralada

da casca, podendo, no entanto, estar oculta sob uma casca de aspecto

normal.

A existncia deste tipo de gr traz srias conseqncias para a utilizao da madeira, como a diminuio da resistncia mecnica, aumento das

deformaes de secagem e dificuldade para se conseguir um bom

acabamento superficial.




6

Alm das conseqncias supracitadas, quando ocorrer uma volta completa

dos elementos axiais em menos de 10 m de comprimento do fuste, a

madeira apresenta srias limitaes quanto a sua utilizao, sobretudo para

fins estruturais.

- Gr entrecruzada: A existncia deste tipo de gr ocorre especialmente quando a direo da inclinao dos elementos axiais se altera de perodo de

crescimento para perodo de crescimento da rvore. Este tipo de gr no

reduz em demasia a resistncia mecnica da madeira, mas responsvel

por um aumento das deformaes de secagem e da dificuldade para se

conseguir um bom acabamento superficial.

Apesar dos problemas supracitados, madeira que contm gr entrecruzada

poder ser valorizada sob o ponto de vista esttico, pelo desenho e variao

no brilho apresentados na sua superfcie.

- Gr ondulada: Neste tipo de gr os elementos axiais do lenho alteram constantemente suas direes, apresentando-se na madeira como uma linha

sinuosa regular. Suas superfcies longitudinais apresentam faixas claras e

escuras, alternadas entre si e de belo efeito decorativo.

As conseqncias para a utilizao prtica da madeira so as mesmas da

gr entrecruzada.

- Gr inclinada, diagonal ou oblqua: Tipo de gr que ocorre pelo desvio angular dos elementos axiais, em relao ao eixo longitudinal de uma pea

de madeira. Neste caso, as peas de madeira so provenientes de fustes

excessivamente cnicos, de crescimento excntrico, etc.

Este tipo de gr afeta significativamente as propriedades tecnolgicas da

madeira, sendo que, quanto maior o desvio, menor a resistncia mecnica e

mais acentuada a ocorrncia de deformaes por efeito da secagem.




7

1.5. TEXTURA

Ao termo textura refere-se o efeito produzido na madeira pelas dimenses,

distribuio e porcentagem dos diversos elementos estruturais constituintes do

lenho, no seu conjunto. Nas angiospermas este efeito determinado principalmente

pelos dimetros dos vasos e pelas larguras dos raios, enquanto nas gimnospermas

o efeito se d pela maior ou menor nitidez, espessura e regularidade dos anis de

crescimento. Os seguintes tipos de textura so apresentados, de acordo com o grau

de uniformidade pela madeira:

Textura grossa ou grosseira: apresentada em madeiras com poros grandes e visveis a olho nu (dimetro tangencial maior que 250 m), parnquima axial abundante ou raios lenhosos largos.

Textura fina: apresentada em madeiras cujos elementos tm dimenses muito pequenas e se encontram distribudos principalmente na forma difusa

no lenho, parnquima escasso e tecido fibroso abundante, conferindo

madeira uma superfcie homognea e uniforme.

Textura mdia: situao intermediria entre a textura grossa e a textura fina.

No caso das gimnospermas, quando o contraste entre as zonas do lenho

inicial e do lenho tardio bem marcante, a madeira tem constituio

heterognea e classificada como de textura grossa, como no caso da

madeira de Pinus elliottii, por outro lado, se o contraste for pouco evidente ou

indistinto, a sua superfcie ser uniforme e a classificao ser de textura fina,

como o caso do Pinheiro-bravo (Podocarpus lambertii).




8

1.6. BRILHO

O brilho da madeira causado pelo reflexo da luz incidente sobre a sua

superfcie. Porm, como este material constitudo de forma heterognea, ocorre

variao em brilho entre as trs faces anatmicas. Dentre elas a face radial

sempre a mais reluzente, por efeito de faixas horizontais do tecido que forma os

raios da madeira.

A importncia do brilho principalmente de ordem esttica, e sob o ponto de

vista de identificao e distino de madeiras esta propriedade considerada

irrelevante.

1.7. DESENHO

O termo desenho usado para descrever a aparncia natural das faces da

madeira, resultante das vrias caractersticas macroscpicas (cerne, alburno, cor,

gr) e, principalmente, dos anis de crescimento e raios da madeira.

Desenhos especialmente atraentes tm sua origem em certas anormalidades

da madeira, como gr irregular, fustes bifurcados, ns, crescimento excntrico,

deposies irregulares de substncias corantes, etc.

Certos tipos de desenhos possuem denominaes especiais, como figura

prateada, por efeito do brilho dos raios, e olho de passarinho, causado pela

presena de brotos adventcios.




9

2. MASSA ESPECFICA (Densidade)

MASSA ESPECFICA APARENTE A massa especfica constitui uma das propriedades mais importantes da madeira,

pois dela dependem a maior parte de suas propriedades fsicas e tecnolgicas,

servindo na prtica como uma referncia para a classificao da madeira. Em regra

geral, madeiras pesadas so mais resistentes, elsticas e duras que as leves.

Porm, em paralelo a estas vantagens, so de mais difcil trabalhabilidade e tambm

apresentam maior variabilidade.

O conhecimento da massa especfica serve como uma informao til sobre a

qualidade e para a classificao de uma madeira.

A relao entre a massa m (g) e o volume V (cm3) de um corpo equivale sua

densidade ( g / cm3), ou seja: = m / V ( g / cm3 ) 1

Conseqentemente, desconsiderando-se o teor de extrativos e de material

estranho madeira, a densidade um reflexo fiel da quantidade de matria lenhosa

por unidade de volume ou, de forma inversa, do volume de espaos vazios

existentes na madeira.

Como nos laboratrios o peso e a massa so comumente determinados de

forma similar, ou seja, com a utilizao de balanas, pode-se aceitar que o peso

determinado igual massa (P = m), obtendo-se a expresso que nos d a massa

especfica r como:

r = P / V ( g / cm3 ) 2

Exemplo: Uma pea de madeira que pesa 350 g e tem um volume de 480 cm3,

tem uma massa especfica igual a 0,73 g / cm3.

r = P (g) / V (cm3) r = 350 g / 480 cm3 r = 0,73 g / cm3




10

Para se comparar massas especficas imprescindvel que as amostras

tenham os mesmos teores de umidade, pois qualquer alterao desta acarretar na

alterao do peso e, abaixo do ponto de saturao das fibras ( +/- 28 % U ), no peso

e no volume da madeira.

A massa especfica determinada a um dado teor de umidade, denominada

massa especfica aparente da madeira. Para esta finalidade foram estabelecidos como referncias os teores de umidade fixos de 0%, 12% e 15% de

umidade, correspondendo o primeiro ao teor de umidade aproximado da madeira

seca em estufa, o segundo ao teor de umidade de equilbrio da madeira seca em

condies climticas padronizadas, a 20oC e 65% de umidade relativa do ar, e o

terceiro ao teor de umidade de equilbrio aproximado da madeira, que ocorre

espontaneamente em muitas situaes geogrficas do Brasil. Por conseqncia, o

teor de umidade utilizado para estabilizar a madeira sempre dever ser especificado.

Assim:

r12 = P12 / V12 (g / cm3) 2a

ou

ro = Po / Vo (g / cm3) 2b

Quanto climatizao, deve-se ressaltar o grande problema que representa a

manuteno de um ambiente sob as condies climticas padronizadas pretendidas

(12 % ou 15 % U), devido baixa preciso dos aparelhos normalmente utilizados

para este propsito.

Muitas vezes, pela dificuldade de se determinar com exatido o volume da

madeira a 0 % de umidade, pelo fato dela comear a adsorver umidade do ambiente

assim que retirada da estufa, e desejando-se resultados mais precisos, determina-

se tambm a massa especfica aparente bsica da madeira atravs da seguinte relao:

r = P seco / V verde (g / cm3) 2c

(Segundo a Norma COPANT 30 : 1 - 004)




11

A determinao da massa especfica aparente bsica permite sempre a reproduo

de um valor constante, seguro e invarivel, o que de grande utilidade em estudos

tericos e comparaes. Sua grande desvantagem no encontrar utilidade prtica

alguma, mas ter apenas valor cientfico.

2.1.1. Determinao da Massa Especfica Aparente

O termo massa especfica aparente utilizado quando se calcula a massa especfica da madeira pelo relacionamento de sua massa e seu volume aparente, ou

seja, do volume que inclui o material lenhoso, extrativos e o ar contido nas clulas da

madeira, ambos em algum teor de umidade especfico.

2.1.1.1. Determinao do volume pelo mtodo estereomtrico

De acordo com as frmulas vistas para massa especfica, necessrio conhecer

o peso e o volume da pea de madeira em questo. O peso diretamente obtido em

uma balana de laboratrio (preciso em funo do peso da pea), porm, para se

determinar o volume existem vrios mtodos, dos quais os seguintes so os mais

utilizados:

Neste mtodo a determinao do volume feita atravs das dimenses da

amostra, o que pode ser feita com simples instrumentos de medio possuidores de

escalas (paqumetros, micrmetros, etc.).

Uma condio importante o perfeito preparo dos corpos-de-prova:

superfcies lisas, lados paralelos, ausncia de fendas, instrumentos de medio

compatvel com a preciso desejada, etc.

Este mtodo normalmente usado nos laboratrios, com corpos-de-prova de

20 cm X 3 cm X 3 cm, segundo a Norma COPANT 30:1 - 004

2.1.1.2. Determinao do volume pelo mtodo por deslocamento

Consiste na imerso da pea considerada em um lquido de densidade

conhecida, e tem a grande vantagem de se poder utilizar corpos-de-prova com

formas irregulares, como descrito a seguir:




12

a) Por imerso da pea em mercrio:

um mtodo bastante preciso e consiste em mergulhar a amostra em

mercrio, sendo o seu volume igual poro deste deslocada. Baseando-se neste

princpio, Breuil idealizou um volumenmetro, fabricado hoje pela Amsler (Fig.1).

Figura 1: Aparelho para a medio de volume por imerso em

mercrio (Amsler) - Kollmann, p.362.

Este aparelho compe-se de um depsito cilndrico de ao (a), com tampa

rosqueavel (b), comunicante a um tubo vertical de vidro (c), ao qual se ajusta

exteriormente uma pequena pea metlica mvel (d), indicadora da altura da coluna

de mercrio, e de um cilindro horizontal (e) no qual se move livremente um mbolo

(g) por ao de um parafuso micromtrico. No recipiente de ao existe ainda um

grampo ajustvel (f) com a funo de manter o corpo-de-prova imerso no lquido.




13

Colocando-se a pea de madeira no depsito cilndrico que contm mercrio,

gira-se o parafuso micromtrico para fazer subir um filete de mercrio no tubo de

vidro, at uma altura preestabelecida pela pea metlica, e anota-se o valor

correspondente no parafuso micromtrico. Repete-se esta operao sem a amostra

dentro do aparelho para fazer o filete mercrio atingir a mesma altura anterior e

anota-se o novo valor, lido no parafuso micromtrico. O volume da pea , ento,

determinado pela diferena das duas leituras, multiplicada pela constante do

aparelho, igual a 0,3 (cada unidade de avano no parafuso micromtrico

corresponde a 0,3 cm3), portanto:

V = 0,3 ( a1 - a2 ) ( cm3 ) 3

onde: V = volume da pea de madeira ( cm3 )

0,3 = constante do aparelho

a1 = leitura efetuada com a pea de madeira no interior do aparelho

a2 = leitura efetuada sem a pea de madeira no interior do aparelho

b) Por imerso da pea em gua:

Especialmente para amostras de madeira de maiores dimenses, o volume

pode ser determinado pelo deslocamento de gua (Fig. 2), usualmente em recipiente

de material inoxidvel, apesar da preciso cair significativamente devida a absoro

desta pelo lenho. Desejando-se resultados mais precisos, necessrio o uso de um

fator de correo, em funo da provvel absoro de gua pela pea e da espcie

de madeira em questo, da saturao completa da pea ou do selamento de sua

superfcie com parafina ou outro produto impermeabilizante.




14

Figura 2: Exemplo de recipiente usado na determinao do volume pelo

deslocamento de gua ( kollmann, pag. 361 ): recipiente e tubo capilar em perfil, e escala graduada e tubo capilar vistos de frente.

2.1.1.3. Determinao do volume pelo mtodo de pesagem:

Trata-se do mesmo princpio anterior, onde se determina o volume por meio

de pesagem. Sendo a gua um lquido de densidade igual a 1, a diferena das

leituras efetuadas antes e aps a imerso da madeira (peso), corresponde ao

volume de gua deslocado pela pea

imergida, na relao 1 g/ 1 cm3. Assim:

P = A (com o corpo em suspenso)

onde:

P = peso

A = fora de sustentao (empuxo)

A = Vu . densidade da gua = Vu . 1

A = Vu ou P = Vu

Vu = Volume mido.

Figura 3. Determinao do volume por pesagem




15

2.1.2. Determinao da massa especfica pela imerso relativa da pea de madeira

A determinao da densidade por imerso relativa da pea, especialmente

indicada quando no se dispe de aparelhagem alguma para a sua avaliao. A

amostra pode ter qualquer comprimento, desde que apresente uma forma alongada,

lados paralelos e superfcies lisas.

Para a determinao, divide-se a pea de madeira no seu comprimento, em

10 partes iguais ( 0,1; 0,2;....;0,9; 1,0 ), e ento ela mergulhada da menor altura

possvel, em uma vasilha contendo gua. Durante esta prtica, deve-se observar

que a pea fique em posio vertical, e que no toque nas paredes da vasilha.

A densidade aproximada ser obtida pela leitura feita diretamente na pea de

madeira (marca da gua), at onde ela afundou.

Este mtodo de pouca preciso devido absoro de gua pelo lenho,

porm permite uma avaliao rpida da densidade quando se dispe de poucos

recursos.

Figura 4. Representao de pea de madeira preparada para determinao da massa especfica pelo mtodo de imerso relativa.

Exemplo:

Uma pea de madeira que chegou a submergir at o

ponto intermedirio entre as marcas 0,5 e 0,6, tem uma

densidade de aproximadamente 0,55g por cm3. Caso esta

pea afundasse completamente, uma baixa velocidade de

submerso indicaria uma densidade de aproximadamente

0,99 g/cm3 e, a velocidades maiores, indicaria uma

densidade superior a 0,99 g/ cm3.




16

2.1.3. Determinao Atravs da Passagem de Raios

Este mtodo baseia-se no fato que um certo nmero de eltrons perdido ao

atravessar a madeira, variando em funo da quantidade de matria e substncias

lenhosas existentes por unidade de volume. Em outras palavras, o nmero de

eltrons perdidos est em funo da densidade da madeira.

2.1. 4. Fatores que Influem na Massa Especfica da Madeira

2.1.4.1. Influncias internas

Sendo a madeira um produto da natureza em contnuo desenvolvimento, ela

jamais fornece medidas ou valores fixos e constantes. Devido sua variabilidade, a

massa especfica tambm um reflexo das inmeras influncias externas e internas

que atuam na organizao e nas dimenses das clulas do lenho.

Algumas das principais causas determinantes das variaes da massa

especfica da madeira so:

a) Espcie florestal:

Conhecendo a grande variabilidade da estrutura interna do lenho, fcil

compreender que cada espcie possui uma massa especfica caracterstica. O

mesmo tambm ocorre dentro de uma mesma espcie de madeira.

Como conseqncia da existncia de variaes na madeira, portanto, ao se

citar a massa especfica deste material, na verdade cita-se um valor mdio para uma

espcie em particular. A figura 5, abaixo, apresenta as variaes que ocorrem nesta

propriedade, para seis espcies de madeira.

Figura 5. Distribuio normal da massa especfica de 6

espcies de madeira .




17

A lista de espcies de madeira e de suas respectivas massas especficas,

apresentadas na tabela 3, a seguir, mostra perfeitamente a variao natural da

massa especfica mdia entre espcies, incluindo a madeira mais leve (balsa) e a

mais pesada (Guaiaco) do mundo. Os valores mnimo e mximo da massa

especfica a 0%U (0,13 e 1,40 g/cm3) constituem os limites biolgicos desta

caracterstica da madeira, no existindo massas especficas mais altas ou mais

baixas.

TABELA 3. EXEMPLOS DE ALGUNS VALORES MDIOS DE MASSA ESPECFICA DA

MADEIRA - (CLIMATIZADAS PARA SE ESTABILIZAREM A 0% U).

NOME COMUM NOME BOTNICO r 0% (g/cm3)

Guaiaco ( Pau Santo ) Guajacum officinale 1,23 - 1,40

Cabriuva Vermelha* Myroxylon balsamum 0,95

Pau Marfim* Balforodendron riedelianum 0,84

Amendoim* Pterogyne nitens 0,77

Canjerana* Cabralea cangerana 0,67

Pinheiro do Paran* Araucaria angustifolia 0,55

Bagua* Talauma ovata 0,56

Cedro* Cedrela sp. 0,53

Mandioqueira* Didymopanax calvum 0,52

Guapuruv* Schizolobium parahybum 0,32

Balsa Ochroma lagopus 0,13 - 0,20

* Dados das Fichas de Caractersticas das Madeiras Brasileiras - IPT, 1978.




18

b) Umidade:

As frmulas r12 = P12/ V12 e ro = Po/Vo permitem perceber que existe estreita relao entre a massa especfica r e o teor de umidade U. Com a variao no teor de umidade, o peso da madeira se alterar na proporo:

Pu = Po ( 1 + U ) ( g ) 4

onde: Pu = peso da madeira com u% de umidade

Po = peso da madeira com 0% de umidade

U = teor de umidade da madeira em % / 100

Exemplo: Um pedao de madeira pesa 100 g no estado totalmente seco.

Qual ser o seu peso com 25 % de teor de umidade ?

Resposta: Pu = 100 ( 1 + 0,25 ) = 125 g

Abaixo do ponto de saturao das fibras (PSF) o seu volume tambm

sofrer alterao, na proporo dada pela frmula abaixo:

Vu = Vo ( 1 + Vu ) ( cm3 ) 5 onde:

Vu = volume da madeira com u % de umidade

Vo = volume da madeira com 0 % de umidade

Vu = coeficiente de inchamento volumtrico entre 0 % e U % de umidade (vide item 5. - contrao e inchamento).

Disto resulta que a massa especfica com uma porcentagem u de umidade, definida pela frmula 6, deduzida abaixo:

ru = Pu / Vu = Po ( 1 + u ) / Vo ( 1 + Vu ) ru = ro . ( 1 + u ) / ( 1 + Vu ) (g / cm3 ) 6




19

Por ser Vu um valor de difcil determinao, pode-se usar a frmula abaixo, somente entre teores de umidade de 0% a 30 %, apesar dela no ser exata:

ru = ro . ( 1 + u ) / ( 1 + 0,85 . ro . u ) ( g / cm3 ) 7

Exemplo: Qual a massa especfica de uma madeira com ro = 0,55 g / cm3 em 15 %

de umidade ?

Aplicando a frmula acima, teremos:

ru = 0,55 . (1 + 0,15) / (1 + 0,85 . 0,55 . 0,15) ru = 0,59 g / cm3 O grfico apresentado na figura 6, a seguir, descreve as variaes em massa

especfica, em funo do teor de umidade da madeira:

Figura 6. Variao da massa especfica (ru) em funo do teor de umidade (U).




20

c) Lenhos inicial e tardio:

As paredes delgadas das clulas da madeira do lenho inicial e as paredes

espessas das clulas do lenho tardio, principalmente nas conferas, determinam

considerveis diferenas na massa especfica dentro de uma mesma pea de

madeira, conforme ilustram as figuras 7 e 8 abaixo:

0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 Figura 7. Distribuio da massa especfica para os lenhos tardio e

inicial

Figura 8. Relao entre massa especfica (ro) e a proporo de lenho tardio (%) - (conferas).




21

Nas folhosas, a diferena entre as massas especficas das madeiras de lenho

inicial e lenho tardio bem menos pronunciada que nas conferas.

Exemplo: Fraxinus excelcius - madeira com porosidade em anel.

massa especfica do lenho inicial = 0,57 g / cm3

massa especfica do lenho tardio = 0,75 g / cm3

A dependncia da massa especfica aparente com o percentual de lenho

tardio, apresenta, para esta espcie e em muitos outros casos, a situao mostrada

na figura 9, apresentada a seguir:

d) Largura dos anis de crescimento:

A largura dos anis de crescimento no uma referncia segura para

avaliao das propriedades da madeira, porm, para a maioria das conferas, quanto

mais largo o anel, maior ser a proporo de lenho inicial e menor ser a massa

especfica da madeira. Desta forma, a massa especfica aparente da madeira de

conferas aumenta com a diminuio da largura dos anis de crescimento.

Em folhosas com porosidade em anel se d ao contrrio (fig. 9), pois os poros de grandes dimetros se localizam apenas no incio do lenho inicial (com

massa especfica mais baixa). Assim, quanto mais largo o anel, menor ser a proporo de madeira com mais porosidade dentro do lenho inicial do mesmo anel de crescimento, enquanto o volume e massa do restante do lenho inicial e do lenho

tardio permanecem inalterados.

A variao em massa especfica do lenho inicial em folhosas com porosidade

em anel se explica pelo fato do lenho inicial se dividir em duas partes distintas, a

saber: a muito porosa, desenvolvida imediatamente a seguir do lenho tardio do anel

adjacente, limitando-se apenas a alguns vasos de largura; e a sem nenhum vaso

desenvolvida a seguir, com maior massa especfica em relao ao lenho poroso.

Assim sendo, independente da largura do lenho tardio dentro de um mesmo anel de

crescimento, quanto maior a largura do linho inicial, maior ser a massa especfica

deste anel de crescimento, pois menor ser a proporo de madeira porosa dentro

do lenho inicial do anel.




22

Por outro lado, folhosas com porosidade difusa quase no mostram variao neste sentido, devido distribuio e aos tamanhos dos vasos serem

heterogneos dentro dos anis de crescimento. A figura 10, apresentada a seguir,

ilustra a diferena existente entre as massas especficas aparente de folhosas com

porosidades em anel e difusa.

Figura 9. Variao da massa especfica (ro) e da proporo de lenho tardio (para o Fraxinus excelsius) - Madeira com porosidade em anel .

Figura 10. Relao entre a massa especfica (ro) e a largura do

anel de crescimento, para folhosas com porosidade em anel (a = 1 e 2) e com porosidade difusa ( b = 3 e 4 ).




23

e) Posio no tronco:

Como regra geral, a rvore forma anis de crescimento mais largos na

madeira do interior do fuste, prximo medula, e anis de crescimento estreitos na

madeira exterior. Assim ocorrem variaes na massa especfica, no sentido

transversal ao fuste, em decorrncia das diferenas na largura dos anis de

crescimento e nas propores entre os lenhos inicial e tardio. Para conferas e

folhosas com porosidade difusa, normalmente este aumento ocorre de dentro para

fora no lenho juvenil, tendendo se estabilizar no lenho adulto, enquanto que, nas

folhosas com porosidade em anel o valor mximo se situa prximo medula,

conforme ilustra a figura 11.

A diferena de massa especfica entre as madeiras de cerne e de alburno

especialmente notada nas espcies que apresentam cerne distinto, enquanto que

nas que possuem cerne fisiolgico ou s alburno ela no observada ou muito

pequena.

Igualmente, existem grandes variaes na massa especfica ao longo do

tronco (figura 12), onde o valor mximo situa-se na base do mesmo, devido a

existncia de tecidos rgidos de sustentao. Desta posio, a massa especfica

decresce em direo copa da rvore.




24

r

Figura 11. Variao da massa especfica ( r ) no sentido transversal, para conferas e folhosas com porosidade difusa e folhosas com porosidade em anel.

Figura 12. Relacionamento entre as massas especfica aparente bsica (ru) e a 0%U ( ro ) com a altura da rvore.




25

Considerando-se o exposto acima, pode-se dizer, de forma resumida, que a

massa especfica da madeira de conferas est em funo da idade da seo

transversal da tora ou do fuste sendo analisados.

Tendo em vista que a da parte basal e mais idosa do fuste, alm de ter

tecidos rgidos de sustentao tem maior proporo de lenho adulto, enquanto as

que se aproximam da copa no tem este lenho de sustentao diferenciado e tem

menor idade de formao, com menor nmero de anis de crescimento. Isso resulta

em maior proporo de lenho juvenil nas sees transversais mais prximas da

copa, ocasionando uma reduo gradativa na massa especfica medida que se

distancia da base, considerando-se toda a seo transversal.

Em madeira de folhosas com porosidade difusa esse comportamento idntico ao de conferas, pois o padro de crescimento de rvores e a

homogeneidade de massa dentro dos lenhos inicial e tardio, e lenhos juvenil e adulto

so similares. Entretanto, em folhosas com porosidade em anel a massa especfica do lenho inicial como um todo, afetada pela largura do anel de

crescimento em que ele se encontra.

Como o lenho juvenil diz respeito madeira de rpido crescimento, com anis

mais largos que os desenvolvidos na madeira de lenho adulto de uma rvore, em

madeiras de folhosas com porosidade em anel, por conseqncia, os anis de

crescimento mais largos, dos primeiros anos de crescimento das rvores (madeira

juvenil) tm maior densidade que os formados posteriormente (lenho adulto) e

proporcionam que na seo transversal haja uma inverso do padro observado

para conferas e folhosas com porosidade difusa.




26

2.1.4.2. Influncias externas

Entre as principais influncias do ambiente sobre as rvores, temos:

a) Local de crescimento:

Clima, solo (umidade e nutrientes), altitude, declividade, vento, espaamento, associao de espcies, etc., todas so variveis que influenciam na taxa de

crescimento das rvores ou em suas formas de desenvolvimento.

Por conseqncia, de forma direta ou indireta afetam a massa especfica da

madeira em formao.

Como exemplo da influncia do local de plantio, podem-se citar as

propriedades modificadas da madeira de reao: Segundo a literatura a massa

especfica do lenho de compresso (conferas) ultrapassa o da madeira normal em

13 a 14 %, e a do lenho de trao (folhosas) cerca de 12 % mais alta que a de

madeira normal. Fenmeno semelhante ocorre na base dos ramos, onde tambm se

forma este tipo de lenho anormal.

b) Mtodos silviculturais:

Similarmente ao sub-item anterior, prticas de adubao, poda, desbaste, composio de espcies, etc., tambm afetam a massa especfica, por

influenciarem diretamente na taxa de crescimento das rvores e na forma de

desenvolvimento do xilema de seus fustes.




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2.2. MASSA ESPECFICA REAL

A massa especfica real ( rH ) representa a massa especfica do material

lenhoso que constitui a madeira (no incluindo os espaos vazios existentes) e ,

para todas as espcies de madeira, quase constante (rH = 1,53 a 1,56 g / cm3). Este

intervalo reflete a relao existente entre o tipo e a porcentagem de cada

componente que forma a madeira, bem como de sua massa especfica. Como

exemplo, pode-se observar a diferena entre as massas especficas da celulose e da

lignina como:

Celulose: r = 1,58 g / cm3

lignina: r = 1,38 - 1,41 g / cm3

Para a determinao da massa especfica real utiliza-se o mtodo de

deslocamento com hlio que, devido ao seu baixo peso molecular e por no ser

absorvido pela celulose, preenche totalmente todos os espaos macroscpicos e

microscpicos do lenho.

Diferentemente da massa especfica real, a massa especfica aparente

depende do tipo e da formao do tecido celular, especialmente das dimenses dos

lumens e das substncias constituintes da parede celular.

A figura 13 ilustra esquematicamente a variao entre as clulas dos lenhos

inicial e tardio em corte transversal, cujos tipos e propores so os maiores

responsveis pelas variaes em massa especfica aparente da madeira: lenhos de

madeiras leves, com clulas de lumens grandes, podem conter at mais de 90 % de

espaos vazios, enquanto os de madeiras mais pesadas podero ter apenas 6 %.

Pela mesma razo, ocorre a variao na massa especfica aparente entre espcies

de madeira, dentro do intervalo de 0,13 g / cm3 a 1,40 g / cm3.




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clula de lenho inicial clula de lenho tardio

Figura 13. Representao esquemtica das paredes celulares, correspondentes aos lenhos inicial e tardio da madeira.

A relao entre o lumem e a parede celular dada pela frmula abaixo:

Lu = r2 / (R2 - r2) 8 onde:

Lu = Relao lumem / parede celular, em rea da seo transversal

R = Raio maior r = Raio menor

3. UMIDADE

A massa especfica da madeira de uma rvore recm cortada est em funo

da gua contida nos seus espaos celulares e intercelulares (gua livre ou de capilaridade), da gua impregnada nas paredes celulares (gua de impregnao) e da gua que participa da sua constituio qumica (gua de adsoro qumica).

Como uma conseqncia bvia no que tange a custos de transporte, o teor de

umidade da madeira um fator de grande importncia, normalmente inviabilizando

que a madeira no estado verde seja industrializada a grandes distncias da rea

de explorao.

Afora o fato da variao do teor de umidade da madeira causar alteraes em

seu volume, estas alteraes se do em propores diferentes segundo os trs

sentidos anatmicos da madeira, o que a caracteriza um material anisotrpico.




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Assim, o controle do teor de umidade da madeira indispensvel para que

possamos utiliz-la de forma adequada, evitando o desenvolvimento de defeitos

como empenamentos, arqueamentos, tores, etc. Estes defeitos so comumente

observados em artigos de madeira confeccionados antes da madeira entrar em

equilbrio higroscpico com as variveis do ambiente (temperatura e umidade

relativa do ar) em que estes artigos sero mantidos em uso.

O teor de umidade da madeira tambm est relacionado com as propriedades

de resistncia da madeira (propriedades mecnicas), com a maior ou menor

facilidade em trabalhar com este material (trabalhabilidade), com seu poder

calorfico, sua suscetibilidade a fungos, entre outras propriedades de importncia a

serem abordadas nesta apostila.

Para ilustrar a necessidade de controlar o teor de umidade da madeira, podem-se

citar o elevado teor de umidade, desejado em toras a serem laminadas ou

faqueadas (melhora a trabalhabilidade); teor de umidade entre 6% e 10% para

lminas e cavacos na manufatura de chapas compensadas e aglomeradas, para

eliminar riscos de exploso decorrentes da formao de bolsas de vapor dgua

durante a prensagem a quente; teor de umidade abaixo de 20% para evitar o ataque

de fungos; e teor de umidade de equilbrio alcanado antes da confeco de artigos

de madeira, para evitar futuras deformaes e outros defeitos.

3.1. DEFINIO

Teor de umidade de uma madeira a relao entre o peso da gua contida no seu interior e o seu peso no estado completamente seco, expresso em porcentagem,

usualmente calculado pela seguinte frmula:

U = [( Pu - Po ) / Po ] . 100 (%) 9

onde:

U = Teor de umidade da madeira; Pu = peso da madeira mida; e Po = peso da madeira seca a (103 +/- 2)C, ou seja, a 0% de umidade.




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Exemplo: Se tivermos que determinar o teor de umidade de uma pea de madeira

que originalmente pesava 1.500g, qual seria este valor se aps sua

secagem a 0%U ela pesasse a 1.300g ?

Aplicando-se a frmula 9 teremos:

U =[( Pu - Po) / Po ] . 100

U = [(1500 - 1300) / 1300] . 100

U = 200 / 1300 . 100

U = 15,38 %

3.2. MTODOS UTILIZADOS PARA A DETERMINAO DO TEOR DE UMIDADE

Existem vrios mtodos para determinar o teor de umidade da madeira,

entretanto eles se limitam apenas a alguns, em funo da forma e do estado que a

madeira poder se encontrar e da preciso desejada; os mais utilizados so:

a) Mtodo por pesagens (mais usuais);

b) Mtodos qumicos, por destilao e por titulao (mais precisos);

c) Mtodos que utilizam aparelhos eltricos (mais rpidos).

3. 2.1. Mtodo por Pesagens

Inicia-se com a pesagem da amostra com teor de umidade desconhecido (Pu)

e anotando-se o seu peso. Em seguida a amostra levada estufa, a (103 C +/-

2 oC), at sua secagem completa. Para verificarmos que isso j tenha ocorrido, h

necessidade de pesagens peridicas at a observncia de peso constante,

indicando a total remoo da gua na condio de climatizao utilizada.

Observada a secagem completa da madeira, a amostra resfriada em

temperatura ambiente, no interior de um dessecador contendo algum produto

higroscpico que a mantenha totalmente desidratada, a exemplo da slica gel com

indicador de umidade, normalmente utilizada.




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Com o peso obtido aps a secagem (Po), determina-se o peso da gua

removida (Pu - Po) e relaciona-se este valor com peso da madeira seca (Po).

Posteriormente s determinaes dos pesos com a madeira mida e seca,

estes valores so relacionados, e a razo entre o peso mido e peso seco

multiplicada por 100 para obtermos o resultado em porcentagem (frmula 9).

Este processo, mesmo que longo e trabalhoso, geralmente considerado um

dos mais exatos e utilizados em laboratrio. Entretanto sua exatido depende da

preciso da balana / massa da amostra e do cuidado e rapidez do operador ao

efetuar a pesagem da amostra seca,

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APOSTILA-PROPRIEDADESDAMADEIRA-2012