Apresentao do PowerPoint

SERVIO PBLICO FEDERAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAR INSTITUTO DE TECNOLOGIA PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA CIVIL

RELAES DE UMIDADE E PROPRIEDADES FSICAS DA MADEIRA Prof:

Belm (PA)Abril-2015

FELIPEJSSICA KERINA DOS SANTOS PINTO

RELAES DE UMIDADE E PROPRIEDADES FSICAS DA MADEIRA Prof:

Belm (PA)Abril-2015

Relaes de Umidade Teor de Umidade (TU)Relaes de Umidade Teor de Umidade (TU)

4Relaes de Umidade Teor de Umidade (TU)Medidor Eltrico de Umidade: So prticos e rpidos;No necessrio cortar nenhuma amostra da madeira;Baseiam-se na condutividade eltrica utilizando a relao fixa entre a resistncia eltrica e o teor de umidade da madeira;So mais precisos em uma faixa de 7 a 30% de umidade.

5Relaes de Umidade Teor de Umidade de Equilbrio (TUE) o teor de umidade que a madeira tende a alcanar quando deixada em condies de umidade relativa e temperatura constantes;Pode apresentar uma pequena variao de uma madeira para outra; Pode ser encontrado em tabelas juntamente com umidade relativa e a temperatura ambiente.6Relaes de Umidade Teor de Umidade de Equilbrio (TUE)

7Relaes de Umidade Ponto de Saturao da Fibras (PSF) Existem dois tipos importantes de gua na madeira:gua livre: encontra-se nas cavidades celulares e nos espaos entre as clulas (meatos), em estado liquido;A gua presa: mantm-se unida s microfibilas da parede celulsica das clulas por atrao das molculas, em estado de vapor;O limite entre esses dois tipos de gua chamado de PSF, isto , quando toda a gua livre j foi retirada, dizemos que a madeira atingiu o ponto de saturao das fibras o qual, considerando-se uma faixa normal, situa-se entre 22 e 30% dependendo da espcie de madeira;8Relaes de Umidade Ponto de Saturao da Fibras (PSF)A importncia do PSF devida s mudanas que ocorrem na madeira a partir desse ponto: alteraes na resistncia mecnica e contraes que causam defeitos como empenos e rachaduras.9Propriedades Fsicas da Madeira - Conceitos Conceito de Propriedade Fsica: Caracterstica inerente a matria. Comportamento inato do material quando exposto a condies ambientais diferenciadas. Conceito de Madeira: um material orgnico, heterogneo, poroso, higroscpico e anisotrpico. Orgnico Estrutura molecular baseada em cadeias de carbono. Heterogneo Estrutura microscpica apresenta componentes de formas e tamanhos variados. Esses componentes possuem um arranjo.

10Propriedades Fsicas da Madeira - Conceitos Poroso Alguns elementos microscpicos so especializados na conduo de lquidos. As fibras da madeira tambm possuem espaos para circulao de lquidos.Higroscpico Capacidade de reteno de gua. Existe reteno fsica e qumica. Exemplo da espoja. AnisotrpicoComportamento diferenciado nos diferentes planos anatmicos. Antnimo: isotrpico (metais)11Propriedades Fsicas da Madeira - Conceitos Anis de crescimento Regies da madeira que apresentam variao na dimenso da parede celular. Essa variao proporcionada pela existncia de um perodo vegetativos mais intensos.Lenho inicial (ou primaveril)Corresponde ao perodo vegetativo mais intenso. Alto fluxo de lquidos. Clulas com paredes mais finas e lumens grandes12Propriedades Fsicas da Madeira - Conceitos Lenho tardio (ou outonal) Perodo vegetativo menos intenso. Baixo fluxo de lquidos. Clulas com paredes mais espessas e lumens pequenos. Cerne e alburno Clulas mais prximas do centro da rvore perdem atividade fisiolgica. Sem circulao de seiva, h acumulo de substancias (taninos, resinas, etc.). Esse acumulo resulta na diferenciao da cor em algumas espcies.13Propriedades Fsicas da Madeira - Conceitos Cerne apresenta: Cor mais escura, quando verificada distino de cores. Menor teor de umidade. Menor permeabilidade. Maior resistncia a degradao (depois da madeira processada). Planos anatmicos As clulas da madeira so organizadas em diferentes direes. Plano transversal perpendicular ao eixo da rvore.Plano radial perpendicular aos anis de crescimento (ou paralelo aos raios).14Propriedades Fsicas da Madeira - Conceitos Plano tangencial tangenciando os anis de crescimento.

15Propriedades Fsicas da Madeira - Conceitos Gr Termo que designa a orientao geral dos elementos verticais constituintes do lenho em relao ao eixo longitudinal da rvore.Gr direita (ou reta) Grs irregulares Espiral ou torcida Entrecruzada ou reversa Ondulada ou crespa Inclinada, diagonal ou obliqua16Propriedades Fsicas da Madeira - Densidade17Propriedades Fsicas da Madeira - Densidade Formas de expressar a densidade: Densidade aparente Densidade bsica Densidade real Densidade aparente: Relao entre massa e volume, em um dado teor de umidade. 0% 12% 15%As condies de teor de umidade se do em ambientes com umidade do ar e temperatura controlados. Dificuldade em controlar o ambiente em condies de umidade e temperatura constantes.18Propriedades Fsicas da Madeira - Densidade19Propriedades Fsicas da Madeira - Densidade Densidade real Representa a quantidade de material lenhoso, excludo os espaos vazios. Varia muito pouco entre as espcies de madeira (quase constante). DR = 1,50 a 1,56 g/cm3

20Propriedades Fsicas da Madeira - Densidade Exemplos de Densidades

21Propriedades Fsicas da Madeira - Densidade Segundo o IPT, Classificam-se as madeiras segundo sua densidade bsica:

22Propriedades Fsicas da Madeira - Densidade23Propriedades Fsicas da Madeira - Densidade

24Propriedades Fsicas da Madeira - DensidadeLenho inicial e tardio a diferena de espessura da parede celular das clulas do lenho inicial e das clulas do lenho tardio promove diferenciao da densidade da madeira.Posio no tronco a largura dos anis de crescimento ao longo da vida da arvore se alteram, causando variao de densidade no sentido transversal. No sentido longitudinal, a densidade decresce da base para a copa.

25Propriedades Fsicas da Madeira - DensidadeFatores externos: Local Clima Solo Altitude DeclividadeMtodos silviculturais Adubao Poda Desbaste26Propriedades Fsicas da Madeira Determinao da Densidade Mtodo GravimtricoSo mtodos que utilizam o deslocamento de lquidos. Imerso em gua Pesagem Imerso em mercrio Imerso relativa Passagem de raiosImerso em gua Amostra de madeira de dimenso maior; Verifica-se o deslocamento da gua em recipiente graduado Cada mL corresponde a 1 cm3 Exige duas leituras: Inicial volume de gua no recipiente Final volume de gua + madeira27Propriedades Fsicas da Madeira Determinao da Densidade

28Propriedades Fsicas da Madeira Determinao da Densidade A partir que a amostra de madeira entra em contato com a gua, inicia a absoro; Uso de revestimento na amostra (parafina).Mtodo de pesagem Uma amostra de madeira colocada em um recipiente com gua altera o peso inicial desse recipiente. gua tem densidade 1g/cm3; A = forca de sustentao (empuxo) A = Vu.densidade da gua A = Vu P = Vu.densidade da gua P = Vu P = A = Vu29Propriedades Fsicas da Madeira Determinao da DensidadeDuas pesagens: inicial e final Pea de madeira deve estar seca Pea de madeira deve estar suspensa

30Propriedades Fsicas da Madeira Determinao da Densidade Imerso relativa Aplicado a amostras de forma alongada, superfcies paralelas e lisas. Divide-se a amostra em 10 partes iguais Mergulha-se da menor altura possvel em recipiente com gua, na posio vertical, sem tocar na parede do recipiente; A densidade verificada na marca dgua deixada na amostra. Preciso muito baixa

31Propriedades Fsicas da Madeira Determinao da Densidade Mtodos estereomtricos A determinao do volume da amostra de madeira feita pelas suas dimenses. Superfcies lisas Lados paralelos Ausncia de fendas ou similares ExemploUma amostra de madeira tem sua massa e dimenses alteradas em funo do seu teor de umidade, conforme a tabela. Calcule a densidade aparente a 0% e 12% de umidade e a densidade bsica.32Propriedades Fsicas da Madeira Determinao da Densidade

Densidade a 0% de umidade:

Densidade a 12% de umidade:

Densidade bsica:

33Propriedades Fsicas da Madeira Teor de Umidade Tipos de gua existente Uma rvore vivas absorve gua e mantm um fluxo interno desse liquido. Nesta condio, a gua preenche por completo os espaos vazios da madeira e de sua parede celular, caracterizando o estado saturado.gua de capilaridade ou livre gua de adeso ou higroscpica gua de adsoro qumica gua de capilaridade Localizada nos vasos, canais e lmens das clulas; Fcil de retirar; A gua passa de uma clula para outra ate atingir a superfcie da madeira.

34Propriedades Fsicas da Madeira Teor de Umidade Tipos de gua existente Uma rvore vivas absorve gua e mantm um fluxo interno desse liquido. Nesta condio, a gua preenche por completo os espaos vazios da madeira e de sua parede celular, caracterizando o estado saturado.gua de capilaridade ou livre gua de adeso ou higroscpica gua de adsoro qumica gua de capilaridade Localizada nos vasos, canais e lmens das clulas; Fcil de retirar; A gua passa de uma clula para outra ate atingir a superfcie da madeira.

35Propriedades Fsicas da Madeira Teor de Umidade gua de adeso Localizada no interior da parede celular; Unidas as micro fibrilas na forma de vapor; Retirada mais difcil e com maior tempo e dispndio de energia. gua de adsoro qumicaParticipa da constituio qumica da madeira; No se pode retirar; No tem significncia no teor de umidade da madeira.36Propriedades Fsicas da Madeira Teor de UmidadeO teor de umidade da madeira um fator relacionado:Ao transporte A variao dimensional A resistncia mecnica e trabalhabilidade Susceptibilidade a ataque de fungos Poder calorfico Ponto de saturao das fibras - PSF Momento terico em que toda gua de capilaridade foi retirada, remanescendo na madeira toda gua higroscpica. Situado em torno de 28% de umidade da madeira (padronizao). A partir deste ponto, ocorrem as variaes dimensionais da madeira Disso pode ocasionar o aparecimento de rachaduras e empenamentos.37Propriedades Fsicas da Madeira Teor de Umidade38Propriedades Fsicas da Madeira Teor de Umidade Exemplo

39Propriedades Fsicas da Madeira Determinao do Teor de Umidade Secagem em estufaA umidade da madeira calculada em funo da relao do seu peso mido (PU) e seu peso seco (PS);

Exemplo

40Propriedades Fsicas da Madeira Determinao do Teor de Umidade Aparelhos eltricos Baseados na resistncia da madeira a passagem de uma corrente continua. Assim, o contedo de gua existente na madeira facilita a passagem da corrente. Quanto mais mido, maior a passagemDesvantagem: Impreciso em teores de umidade muito baixos; Impreciso em teores de umidade acima de 30%; Podem estar restritos a uma leitura superficial.41Propriedades Fsicas da Madeira Determinao do Teor de UmidadeA umidade dentro de uma pea representada por uma distribuio parablica; A medio deve ser tomada a profundidade entre 20% e 30% da espessura da pea.

42Propriedades Fsicas da Madeira Contrao e Inchamento Contrao e inchamento volumtrico A mudana de volume da madeira verificada quando esta possui entre 0% e 28% de teor de umidade. Esses comportamentos so resultados de um processo denominado soro: Adsoro capacidade de assimilao de gua pela madeira, promovida pelo aumento da umidade do ar; Desoro termo que designa a perda de gua pela madeira, em funo da diminuio da umidade do ar.O aumento do volume (inchamento) se d pela incluso de molculas de gua nos espaos submicroscpicos e nas regies amorfas.Da mesma forma, a contrao ocorre pela sada das molculas desses mesmos espaos.43Propriedades Fsicas da Madeira Contrao e Inchamento Assim, o aumento do volume proporcional: Ao aumento do teor de umidade; A densidade da madeira.A alterao do volume da madeira depende da gua contida no interior da parede celular. Portanto, s ocorre abaixo do PSF.

44Propriedades Fsicas da Madeira Contrao e Inchamento45Propriedades Fsicas da Madeira Contrao e Inchamento

46Propriedades Fsicas da Madeira Contrao e InchamentoCoeficiente de contrao Volumtrica

47Propriedades Fsicas da Madeira Contrao e Inchamento Relaes

48Propriedades Fsicas da Madeira Contrao e Inchamento Exemplo

49Propriedades Fsicas da Madeira Contrao e Inchamento Contrao e Inchamentos Lineares A variao dimensional ocorre diferentemente em cada um dos planos anatmicos: Longitudinal Radial Tangencial

50Propriedades Fsicas da Madeira Contrao e Inchamento Contrao e Inchamentos Lineares A determinao dessa variao dar-se de forma semelhante ao clculo volumtrico.

A maior alterao dimensional da madeira ocorre no sentido no sentido tangencial, seguido do sentido radial.

51Propriedades Fsicas da Madeira Contrao e Inchamento A relao de grandeza aproxima-se de:

Contrao e inchamento para algumas espcies de madeira

52Propriedades Fsicas da Madeira Contrao e Inchamento ExemploUma viga de madeira de dimenses 150cm x 15cm x 20cm, acidentalmente caiu em um rio. No dia seguinte, foi retirada e apresentou as seguintes dimenses: 151,5cm x 15,8cm x 22,3cm. Determine o inchamento linear em cada plano anatmico e o inchamento volumtrico.Inchamento Tangencial

53Propriedades Fsicas da Madeira Contrao e InchamentoInchamento Radial

Inchamento Longitudinal

54Propriedades Fsicas da Madeira Contrao e InchamentoInchamento Volumtrico

55Propriedades Fsicas da Madeira Retrabilidade e Anisotropia56Propriedades Fsicas da Madeira Retrabilidade e Anisotropia Coeficiente de retratibilidade para algumas espcies de madeira

ExemploUma pea de teca (Tectona grandis), com coeficiente de retratibilidade de 0,24, possui 10cm no sentido tangencial e ser secado de 14% para 6% de umidade. De que grandeza ser a alterao de sua dimenso nesse sentido?

57Propriedades Fsicas da Madeira Retrabilidade e Anisotropia

58Propriedades Fsicas da Madeira Retrabilidade e Anisotropia59Propriedades Fsicas da Madeira Retrabilidade e Anisotropia

60Propriedades Fsicas da Madeira Retrabilidade e AnisotropiaO fator de anisotropia dimensional ideal 1, o que indicaria:inexistncia de alterao nas dimenses da madeira, ou; alteraes no sentido tangencial e radial seriam iguais.

61Propriedades Fsicas da Madeira Trmicas A madeira possui quatro propriedades trmicas: Condutividade Calor especfico Transmisso trmica Coeficiente de expanso trmica Condutividade Trmica a medida da taxa de fluxo de calor por meio de materiais submetidos a uma gradiente de temperatura. Atinge valores muitos pequenos se comparado outros materiais, principalmente os metais.Interessante para obras e aparatos que necessitem de isolamento trmico.62Propriedades Fsicas da Madeira Trmicas coeficiente de condutividade trmicaIndica a quantidade de calor conduzido atravs de um cubo de 1 m (1 x 1 x 1) quando este submetido uma diferena de temperatura entre seus lados opostos igual a 1 C. Unidade: kcal/m.h.C

63Propriedades Fsicas da Madeira TrmicasExiste uma aproximao matemtica para determinar o coeficiente de condutividade trmica da madeira por meio da densidade aparente (12% tu).

64Propriedades Fsicas da Madeira TrmicasA variao da condutividade em funo da temperatura pode ser calculada por:

A variao da condutividade em funo do teor de umidade dada por:

65Propriedades Fsicas da Madeira Trmicas possvel calcular a resistncia trmica do material, ou seja, sua capacidade isolante.

Para vrias camadas de materiais ou espcies, as resistncias trmicas so somadas. Quanto maior a densidade, maior ser a condutividade trmica;Quanto maior o teor de umidade, maior ser a condutividade trmica;Quanto maior o teor de extrativos, maior ser a condutividade trmica da madeira;

66Propriedades Fsicas da Madeira TrmicasQuanto maior o aumento da temperatura, a partir da temperatura em que se determina um coeficiente de condutividade trmica de referncia, maior ser a condutividade trmica da madeira.

67Propriedades Fsicas da Madeira Trmicas Calor especfico Relao entre a capacidade de aquecimento do material e a capacidade de aquecimento da gua. Representa a quantidade de energia necessria para causar a troca de uma unidade de temperatura em uma unidade de massa. ce gua = 1 kcal/kgC Para a madeira, o calor especfico independe da densidade ou da espcie, mas influenciada pela umidade.

68Propriedades Fsicas da Madeira TrmicasA madeira tem ce relativamente alto, se comparado a outros materiais. Ao aplicar uma quantidade de calor, a madeira se aquecer menos do que outros materiais com ce menor.Calor Especfico da madeira seca:

Calor Especfico da madeira mida:

69Propriedades Fsicas da Madeira Trmicas70Propriedades Fsicas da Madeira Trmicas Transmisso Trmica o quo rpido o material absorve o calor de suas imediaes.

71Propriedades Fsicas da Madeira Trmicas influenciada inversamente pela umidade e pela densidade da madeira. Madeira = 0,0016 cm/s Ao = 0,1290 cm/s Sensao ao tato

72Propriedades Fsicas da Madeira Acsticas Principais Conceitos Relacionados Som Impresso produzida por vibraes de corpos, captadas pelo ouvido. Propagao por ondas. Frequncia Frequncia com que as ondas se propagam Frequncias inferiores 20 Hz (infra sonoras) e superiores 20.000 Hz (ultra sonoras) no provocam sensao do ouvido humano. Velocidade do somDepende da densidade e da elasticidade.

73Propriedades Fsicas da Madeira Acsticas Exemplos de outros materiais

Intensidade do Som Indica a potncia da onda por unidade de rea. Isolamento do SomPropagao sonora no ar A acstica de recintos depende da relao entre o som refletido e o absorvido por seus diferentes materiais. influenciada pela geometria das peas, a qual repercute na frequncia e reflexo do som.

74Propriedades Fsicas da Madeira Acsticas a. penetrao de ondas nos espaos e perda de energia por reflexo sucessiva. b. reflexo parcial da onda sonora c. absoro da onda sonora

75Propriedades Fsicas da Madeira Acsticas Exemplo de absoro de ondas sonoras de alguns materiais.

76Propriedades Fsicas da Madeira Acsticas O choque de ondas sonoras sobre uma parede provoca vibrao dessa parede.Essa vibrao propaga o som para ambientes vizinhos.

77Propriedades Fsicas da Madeira Acsticas O isolamento do som propagado pelo ar, por uma parede de camada nica, constituda de um material pode ser determinado por:

78Referncias BibliogrficasJaeger, P. (2013). Propriedades Fsicas da Madeira. So Mateus do Sul: Centro Universitrio de Unio de Vitria.

Martins, V. A. (1988). Secagem da Madeira Serrada. Braslia: Ministrio da Agricultura.

Wisconsin, M. (2010). Wood Handbook - Wood as an Engineering Material. Washington: Centennial.