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PROPRIEDADES DA MADEIRA1. edio: fevereiro/ 2.005; 4 edio: novembro/ 2.012
Departamento de Engenharia e Tecnologia Florestal da UFPRProf. Dr. Joo Carlos Moreschi
______________________________________A presente apostila foi elaborada para fins didticos e seu dowload e cpia esto disponveis para qualquer pessoa interessada.Contudo a alterao de seu contedo, a transcrio da totalidade ou parte de seu texto, bem como a traduo total ou parcial noesto autorizadas, exceto se devidamente citada a sua fonte.
MINISTRIO DA EDUCAO E DO DESPORTO
SETOR DE CINCIAS AGRRIAS DA UFPR
CENTRO DE CINCIAS FLORESTAIS E DA MADEIRADepartamento de Engenharia e Tecnologia Florestal
PROPRIEDADES DA MADEIRA
Prof. Dr. Joo Carlos Moreschi
Fevereiro/ 2.0054 edio novembro / 2.012
Atualizao: setembro de 2.014- Curitiba, PR
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ii
PginaLISTA DE FIGURAS ....................................................................................................... vii
LISTA DE TABELAS ....................................................................................................... xiii
SUMRIO
Item gina
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 .......................... 12
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 ......... 162.1. 4. Fatores que Influem na Massa Especfica da Madeira ................................ 16
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iii
Item gina
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 DEUMIDADE ..................................................................................................... 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
3.2.4.2. Aparelhos baseados na capacidade eltrica ................................................ 36
3.3.AMOSTRAGEM PARA A DETERMINAO
DO TEOR DE UMIDADE ..............................................................................
37
3.4. DEPENDNCIA DA UMIDADE DA MADEIRA ............................................. 39
3.5. SORO DA MADEIRA ............................................................................... 44
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 ............................................... 59
4.3. CONTRAO E INCHAMENTO LINEARES EM NGULO ...................... 62
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iv
Item gina
4.4. COEFICIENTE DE RETRATIBILIDADE (Q) ............................................... 63
4.4.1. Utilizao do Coeficiente de Retratibilidade da Madeira .............................. 65
4.4.2. Determinao dos Coeficientes de Contrao, Inchamento e de
Retratibilidade ............................................................................................. 68
4.5. ANISOTROPIA DIMENSIONAL .................................................................. 70
5. PROPRIEDADES TRMICAS DA MADEIRA............................................. 75
5.1. CONDUTIVIDADE TRMICA DA MADEIRA ............................................... 75
5.2. CALOR ESPECFICO DA MADEIRA .......................................................... 82
5.3. TRANSMISSO TRMICA ......................................................................... 84
5.4. EXPANSO TRMICA DA MADEIRA ........................................................ 85
6. PROPRIEDADES ELTRICAS DA MADEIRA .......................................... 87
7. PROPRIEDADES ACSTICAS DA MADEIRA........................................... 93
8. PROPRIEDADES MECNICAS DA MADEIRA......................................... 101
8.1. ELASTICIDADE E PLASTICIDADE ............................................................. 101
8.1.1. Mdulo de Elasticidade ............................................................................... 103
8.2. DEPENDNCIAS GERAIS DAS PROPRIEDADES
MECNICAS E ELSTICAS DA MADEIRA ................................................ 1088.2.1. Condies do Ensaio ................................................................................... 108
8.2.2. Influncias Internas da Madeira .................................................................. 111
8.2.2.1. Consideraes gerais em funo das influncias internas da madeira........ 122
8.2.3. Influncias Externas da Madeira ................................................................. 123
8.2.3.1. Consideraes gerais em funo das influncias externas da madeira....... 126
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v
Item
gina9. ENSAIOS DE LABORATRIO PARA A DETERMINAO DAS
PROPRIEDADES MECNICAS DA MADEIRA .......................................... 128
9.1. FLEXO EST TICA .................................................................................... 128
9.1.1. Consideraes Gerais Sobre o Ensaio ....................................................... 128
9.2. FLEXO DIN MICA .................................................................................... 139
9.2.1. Consideraes Gerais Sobre o Ensaio ........................................................ 140
9.2.1.1. Testes de flexo dinmica segundo as Normas DIN e AFNOR-IPT............. 140
9.3. COMPRESSO AXIAL OU PARALELA S FIBRAS ................................... 149
9.3.1. Consideraes Gerais Sobre o Ensaio ........................................................ 149
9.3.2. Clculo do Mdulo de Elasticidade, da Resistncia no Limite
Proporcional e da Resistncia Mx. Compresso Axial ...........................
153
9.4. COMPRESSO PERPERDICULAR S FIBRAS ........................................ 1559.4.1. Consideraes Gerais Sobre o Ensaio ........................................................ 155
6.4.2. Clculo da Resistncia Compresso Perpendicular s Fibras ................ 159
9.5. TRAO AXIAL OU PARALELA S FIBRAS ............................................. 159
9.5.1. Consideraes Gerais Sobre o Ensaio ........................................................ 159
9.5.2. Clculo Para a Determinao da Resistncia Trao ............................... 163
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
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vi
Item gina
9.8. RESISTNCIA DUREZA .......................................................................... 176
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 .......................................................................... 18210.
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 ................................................... 188
10.2.5. Defeitos da Madeira ..................................................................................... 188
10.2.5.1 Galhos (ns) ................................................................................................ 188
10.2.5.2. Gr irregular ................................................................................................. 190
10.2.5.3. Lenho de reao ......................................................................................... 190
10.3. INFLUNCIAS EXTERNAS ........................................................................ 191
10.3.1. Temperatura ................................................................................................. 191
10.3.2. Umidade ...................................................................................................... 192
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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 pelodeslocamento de gua (kollmann,pag.361):recipiente e tubo capilarem 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 determinao damassa especfica pelo mtodo de imerso relativa.................................. 15
5 Distribuio normal da massa especfica de 6 espcies de madeira ...... 17
6 Variao da massa especfica (ru) em funo do teor de umidade (U).... 20
7 Distribuio normal da massa especfica para os lenhos tardio einicial......................................................................................................... 21
8 Relao entre massa especfica (ro) e a proporo de lenhotardio (%) (conferas)............................................................................... 21
9 Variao da massa especfica (ro) e da proporo de lenho tardio(para o Fraxinus excelsius) - Madeira com porosidade em anel ............. 23
10 Relao entre a massa especfica (ro) e a largura do anel de
crescimento, para folhosas com porosidade em anel (a = 1 e 2), eporosidade difusa ( b = 3 e 4 )...................................................................
23
11 Variao da massa especfica no sentido transversal do fuste, paraconferas e folhosas com porosidade em anel.......................................... 24
12 Relacionamento entre as massas especficas aparente bsica (ru) ea 0%U ( ro) com a altura da rvore.......................................................... 25
13 Representao esquemtica das paredes celulares, correspondentesaos lenhos inicial e tardio da madeira....................................................... 28
14 Aparelhagem utilizada para a determinao do teor de umidadepelo mtodo de destilao........................................................................ 32
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FIGURA Pgina
15 Instalao utilizada para a determinao do teor de umidade damadeira 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 suadeterminao............................................................................................. 37
17 Relao entre a temperatura, umidade absoluta e umidade relativado 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 eo teor de umidade da madeira (U%)......................................................... 46
21 Diferentes formaes de meniscos nos capilares da madeira
durante a adsoro e a desoro - ngulo de humectao -................. 48
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.............................. 49
24 Molculas de gua (em cor mais clara) entre as regies cristalinase 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 damadeira, 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 damadeira em seus diferentes sentidos ....................................................... 60
29 Contrao linear em ngulo ( ) da madeira, considerando umapea de madeira anatomicamente bem orientada.................................... 62
30 Corpo-de-prova segundo a COPANT 30:1-005, para a determinaodos coeficientes de contrao, inchamento e de retratibilidade................ 68
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FIGURA Pgina
31 Visualizao dos tipos de defeitos desenvolvidos durante a secagemda madeira, devidos ao fenmeno da anisotropia .................................. 70
32 Representao esquemtica do maior nmero de paredes celulares
por unidade de distncia, entre os diferentes sentidos anatmicos damadeira..................................................................................................... 72
33 Representao do coeficiente de condutividade trmica da madeira ...... 76
34 Relacionamento entre a condutividade trmica e o teor de umidade,
para madeiras com diferentes massas especficas.................................. 79
35 Parede construda para obter um isolamento trmico de 1/K= 1,20 ...... 81
36 Relao existente entre a resistncia eltrica especfica da madeirae o seu teor de umidade ........................................................................... 90
37 Efeito de um forro acstico confeccionado de chapa de fibras demadeira perfuradas: a) penetrao das ondas sonoras pelos buracos,e perda de energia por efeito da reflexo sucessiva nas paredes doespao 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................................. 95
38 Propagao do som pela vibrao de uma parede por efeito de
choque de ondas sonoras.........................................................................
96
39 Dependncia do isolamento acstico versus a freqncia do som,
de um compensado de madeira (1) e de uma parede de alvenaria (2)...
98
40 Tipos de paredes de madeira e qualificao quanto ao isolamento
acstico: a) Parede mltipla com isolamento deficiente; b) paredemltipla com elevado poder de isolamento acstico.................................
99
41 Formas prticas de isolamento do som por materiais slidos:a) em um teto de laje de concreto, acima; e b) em teto comvigamento de madeira, abaixo.................................................................. 100
42 Tpica relao carga / deformao para testes de trao e decompresso .............................................................................................. 102
43 Esquema simplificado do sistema de classificao de madeiras,
baseado no mdulo de elasticidade E. ..................................................104
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FIGURA Pgina
44 Esquema simplificado da determinao do mdulo de
elasticidade dinmico................................................................................ 106
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 dongulo da gr, em relao direo axial do corpo-de-prova ................. 112
48 Representao de tenses internas e de rachaduras microscpicasdentro de um anel de crescimento ........................................................... 118
49 Representao da posio dos lenhos de compresso
e de trao no fuste de rvores................................................................ 119
50 Influncia da temperatura de secagem sobre aresistncia compresso......................................................................... 124
51 Esquema do ensaio de flexo esttica (P= carga; d= deformao)......... 128
52 Forma e dimenses do corpo-de-prova para flexo esttica,
segundo a Norma COPANT 30:1-006....................................................... 129
53 Distribuio das tenses dentro do corpo-de-prova durante oensaio de flexo esttica........................................................................... 129
54 Distribuio das tenses de compresso, trao e cisalhamentoem peas submetidas flexo esttica, com cargas distribudassimetricamente.......................................................................................... 130
55 Percentual de deformao causada pelas tenses de cisalhamento
no teste de flexo esttica......................................................................... 130
56 Distribuio das tenses durante o ensaio de flexo esttica(as situaes A, B e C so descritas a seguir) ......................................... 131
57 Representao da ruptura e da deformao plstica em um
corpo-de-prova submetida ao ensaio de flexo esttica........................... 132
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FIGURA Pgina
58 Posio de tomada dos dados de deformao durante
o ensaio de flexo esttica........................................................................ 133
59 Exemplo de determinao grfica do limite proporcional (LP) entreas cargas e as deformaes correspondentes registradas duranteo ensaio de laboratrio.............................................................................. 135
60 Influncia da relao L/h sobre o coeficiente de
resilincia da madeira .............................................................................. 140
61 Equipamento adotado para a avaliao da resistncia flexodinmica, pelas normas DIN e AFNOR-IPT.............................................. 141
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......................... 144
63 Esquema do ensaio de compresso axial (corpo-de-prova, ponte
e registrador de deformaes)..................................................................
149
64 Ruptura tpica apresentada em corpos-de-prova testados paraavaliar a compresso axial, e representao grfica do deslizamento
das fibras por efeito da deformao..........................................................
152
65 Tipos de rupturas que podero ocorrer com a realizao do ensaio decompresso axial: a) amassamento; b) rachadura lateral; c) cisalha-mento; d) rachadura longitudinal; e) amassamento e cisalhamentoparalelo gr e; f) deslizamento na forma de vassoura .........................
153
66 Esquema do ensaio para a determinao da resistncia compressoperpendicular s fibras, segundo a Norma COPANT 30:1-011 .............. 156
67 Grfico tpico relacionando a carga e a deformao registradas
no ensaio de compresso perpendicular s fibras.................................... 157
68 Sentido dos esforos empregados no ensaio de trao axial .................. 160
69 Forma e dimenses observadas em um corpo-de-prova para
a avaliao da resistncia trao axial da madeira................................
161
70 Esquema do ensaio para a determinao da resistncia trao axial -velocidade de 1mm por minuto................................................................. 162
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FIGURA Pgina
71 Representao grfica de rupturas causadas por trao axial, emmadeiras com diferentes resistncias aparentes ..................................... 164
72 Corpo de prova e forma de execuo do ensaio de trao
perpendicular s fibras.............................................................................. 166
73 Corpo-de-prova para o ensaio de tenso perpendicular gr, deacordo com especificaes da Norma AFNOR......................................... 167
74 Distribuio das tenses dentro do c.p. durante a determinao
da resistncia............................................................................................ 167
75 Corpos-de-prova de acordo com diferentes normas tcnicas, para adeterminao da resistncia ao fendilhamento ........................................ 168
76 Relacionamento entre a resistncia ao fendilhamento determinada
com corpos-de-prova confeccionados com uma e com duas
ranhuras ....................................................................................................
169
77 Esquema do teste de cisalhamento .........................................................
17178 Corpo-de-prova usado para a determinao da resistncia ao
cisalhamento, segundo a Norma COPANT 30:1-007 - seesde trabalho em funo da orientao de corte da madeira: A)tangencialmente aos anis de crescimento; eB) perpendicularmente aos anis de crescimento ................................... 173
79 Distribuio de tenses em um cubo de madeira sob cargasimetricamente distribuda ....................................................................... 173
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................................................................................. 183
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LISTA DE TABELAS
TABELA Pgina
1.ESPCIES DE MADEIRA E SUBSTNCIAS
QUE CONFEREM A SUA COLORAO ...............................................
1
2. ESPCIES DE MADEIRA E EFEITOS NEGATIVOS AHUMANOS .............................................................................................. 4
3. EXEMPLOS DE ALGUNS VALORES MDIOS DE MASSAESPECFICA DA MADEIRA - (CLIMATIZADAS PARA SEESTABILIZAREM A 0% (U).................................................................... 18
4. TIPOS DE GUA EXISTENTES NA MADEIRA E SEUSRELACIONAMENTOS AO PROCESSO DE DESORO ...................... 51
5. VALORES DE CONTRAO LINEAR E VOLUMTRICA DEALGUMAS ESPCIES, ORDENADAS SEGUNDO A MASSAESPECFICA A 15% DE TEOR DE UMIDADE .......................................
61
6. EXEMPLOS DE COEFICIENTES DE RETRATIBILIDADE
PARA DIFERENTES ESPCIES DE MADEIRA ......................................
64
7. FATORES DE ANISOTROPIA E RESPECTIVASCLASSES DE QUALIDADE DA MADEIRA ..............................................
71
8. EXEMPLOS DE ALGUNS COEFICIENTES DECONDUTIVIDADE TRMICA ...................................................................
79
9. DIFERENA DE TEMPERTURA ENTRE OS LADOS INTERNO EEXTERNO DE UMA PAREDE EM FUNO DO MATERIA EESPESSSURA DAS CAMADA UTILIZADAS ...........................................
82
10. ALGUNS VALORES MDIOS DE CALOR ESPECFICO ....................... 83
11. RESISTENCIA ELTRICA ESPECFICA (R) DE
ALGUNS MATERIAIS ISOLANTES ........................................................ 90
12. FORMAS DE UTILIZAO DA CORRENTE ELTRICA
ALTERNADA DE ALTA FREQNCIA, SUAS VANTAGENS
E DESVANTAGENS .................................................................................
92
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xiv
TABELA Pgina
13. EXEMPLOS DE GRAUS DE ABSORO SONORA
DE ALGUNS MATERIAIS ......................,,................................................
96
14. RELAO APROXIMADA ENTRE O COEFICIENTEDE ABSORO DE RUIDOS (ISOLAMENTO ACSTICO)DE PAREDES SIMPLES, EM DIFERENTRES ESPESSURASE MASSAS DO MATERIAL POR METRO QUADRADO..........................
97
15. RESULTADOS DE ENSAIOS MECNICOS
DE ALGUMAS MADEIRAS BRASILEIRAS .............................................
10716. PROPORES DE ALTERAES NAS PROPRIEDADES
MECNICAS DA MADEIRA, POR PERCENTUAL DE ALTERAONO TEOR DE UMIDADE ..........................................................................
125
17. DADOS REGISTRADOS DURANTE UM ENSAIO DEFLEXO ESTTICA. ................................................................................
134
18. RESISTNCIA COMPRESSO AXIAL MDIA, OBTIDAEM VRIOS ENSAIOS DE COMPRESSO AXIAL PARA CORPOS-DE-PROVA COM DIFERENTES SEES TRANSVERSAIS..................
150
19. VALORES DE RESISTNCIA TRAO PARALELA
PARA ALGUNS COMPONENTES DA MADEIRA....................................
161
20. CARGA APLICADA NO TESTE DE DUREZA BRINNEL
EM FUNO DA PROVVEL DUREZA E MASSA
ESPECFICA DA MADEIRA TESTADA ...................................................
177
21. MDULOS DE ELASTICIDADE FLEXO ESTTICA ....................... 189
22. RESULTADOS DE ENSAIOS MECNICOS COMPRESSO,TRAO E FLEXO ESTTICA DA MADEIRA COM E SEM APRESENA DE NS................................................................................
189
23. ALTERAES DAS PROPRIEDADES MECNICAS DAMADEIRA EM FUNO DO TEOR DE UMIDADE.................................
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PROPRIEDADES TECNOLGICAS DA MADEIRA1. edio: fevereiro/ 2.005; 4 edio: novembro/ 2.012 atualizao: setembro/ 2014
Departamento de Engenharia e Tecnologia Florestal da UFPRProf. Dr. Joo Carlos Moreschi
_________________A presente apostila foi elaborada para fins didticos e seu dowload e cpia esto disponveis para qualquerpessoa interessada na matria, contudo a alterao de seu contedo, a transcrio da totalidade ou de parte de seutexto, bem como sua traduo total ou parcial no esto autorizadas, exceto se devidamente citada a sua fonte.
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PROPRIEDADES DA MADEIRA1. PROPRIEDADES ORGANOLTICAS DA MADEIRA
As propriedades organolticas da madeira so aquelas que impressionam os
rgos sensitivos, sendo elas: cor, gr, textura e desenhoque se apresentam no
material, bem como odor e sabor, e so diretamente ligadas ao seu valor decorativo
e ornamental, e aos usos onde o cheiro e gosto de produtos armazenados/
embalados com a madeira possam ser alterados.
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, gomas-
resina, 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 tecido cambial, 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
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xilfagos, os quais conferem a vrias madeiras de colorao escura uma alta
durabilidade em situaes de uso que favorecem a biodeteriorao. Embora com
menor freqncia, madeiras com cerne de colorao clara tambm podem ser
impregnadas com substncias que as protegem contra agentes xilfagos.
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; nas de clima frio
predominam as madeiras denominadas madeiras brancas.
A cor da madeira de grande importncia no ponto de vista prtico, pela
influncia que ela exerce sobre seu valor decorativo. Adicionalmente, substnciascorantes, 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 a
Taiva (Chlorophora tinctoria), e o Pau Brasil e o Pau Campeche, apresentados na
Tabela 1.
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 orgnicascontidas no material lenhoso. Tal efeito promovido pela elevao da temperatura,
como por exposio da madeira a radiao solar ou aquecimento em estufa. 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 microrganismos
(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 detinturas, descoloraes ou outros meios, como alteraes na cor por tratamentos
com gua ou vapor dgua, oznio e/ou temperatura.
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 da gua e por oxidao das substncias existentes no material lenhoso.
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Nota: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).
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 - 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, e tambm existem as que apresentam toxicidade ao homem, com efeitos
como irritao da pele, dos olhos ou nariz, alergias, dores de cabea, etc.
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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
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 SOBREHUMANOS
CavinaMachoerim scleroxylon Dermatite, asma, tonturas, nsia, etc.
Jacarand-da-bahiaDalbergia nigra
Dermatite
Peroba-amarelaParatecoma peroba
Dermatite
JacarebaCalophyllum 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
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utilizaes, como no caso de embalagens para alimentos, palitos de dente, de
picols e de pirulitos, brinquedos para bebs, utenslios para cozinhas, etc.
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 tecidosaxiais 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 deAraucaria 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.
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Alm das conseqncias supracitadas, quando ocorrer uma volta completa
dos elementos axiais do lenho 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, tortuosos, 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.
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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 vasos 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 ouindistinto, a sua superfcie ser uniforme e a classificao ser de textura fina,
como o caso do Pinheiro-bravo (Podocarpus lambertii).
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1.6. BRILHO
O brilho da madeira causado pela reflexo da luz incidente sobre a suasuperfcie. Porm, como este material constitudo de forma heterognea, ocorre
variao em brilho entre as suas 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 anormalidadesda 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.
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2. MASSA ESPECFICA (Densidade)
2.1. 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 apresentam
maior variabilidade.
O conhecimento da massa especfica serve como uma informao til sobre a sua
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 materiais
estranhos 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 massaespecfica rcomo:
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
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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 20o
C e 65% de umidade relativa do ar, e oterceiro 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,
e calculado como:
ro= Po/ Vo (g / cm3) 2a
r12
= P12
/ V12
(g / cm3) 2b
ou r15= P15/ V15 (g / cm3)
Quanto climatizao, deve-se ressaltar o grande problema que representa a
manuteno de um ambiente sob as condies climticas padronizadas pretendidas
para se obter o teor de umidade da madeira desejado (12 % ou 15 % U), devido
baixa preciso dos aparelhos que normalmente so 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 madeiraatravs da seguinte
relao:
r = P seco / V verde (g / cm3) 2c
(Segundo a Norma COPANT 30 : 1 - 004)
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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 ter apenas valor cientfico, no
encontrando utilidade prtica alguma.
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, materiais estranhos 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:
No mtodo estereomtrico a determinao do volume feita atravs das
dimenses da amostra, onde podem ser utilizados instrumentos de medio simples,
possuidores de escalas (paqumetros, micrmetros, etc.).
Uma condio importante o perfeito preparo dos corpos-de-prova, com
superfcies lisas, lados paralelos, ausncia de fendas e de outros defeitos, teor de
umidade padronizado e instrumentos de medio compatveis com a preciso
desejada.
Este mtodo normalmente usado nos laboratrios, com corpos-de-prova
nas dimenses de 20 cm X 3 cm X 3 cm, segundo a Norma COPANT 30 : 1 004;
mas podem ser de 5 cm X 5 cm X 10 cm, pelas COPANT 458 e 459, ou 2 cm x 2 cm
x 2 cm quando se pretende determinar apenas a massa especfica da madeira com
o corpo-de-prova.
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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 poder utilizar corpos-de-prova com formasirregulares, como descrito a seguir:
a) Por imerso da pea em mercrio:
um mtodo bastante preciso e consiste em mergulhar a amostra em mercrio
metlico, sendo o seu volume igual poro deste deslocada. Baseando-se neste
princpio, Breuil idealizou um instrumento denominado volumenmetro, fabricado
pela empresa alem Amsler (Fig.1).
Figura 1: Aparelho para a medio de volume por imerso emmercrio (Amsler) - Kollmann, p.362.
Este instrumento compe-se de um depsito cilndrico de ao (a), com tampa
rosqueavel (b), comunicante a um tubo vertical de vidro (c), ao qual se ajustaexteriormente uma pequena pea metlica mvel (d), indicadora da altura da coluna
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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 mercrio.
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 diminuir significativamente devida a
absoro da gua pelo lenho. Entretanto, desejando-se resultados mais precisos,
pode-se usar um fator de correo em funo da provvel absoro de gua pela
pea e da espcie de madeira em questo por unidade de tempo, a saturao
completa da pea em gua, ou do selamento de sua superfcie com parafina ou
outro produto impermeabilizante.
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_________________A presente apostila foi elaborada para fins didticos e seu dowload e cpia esto disponveis para qualquerpessoa interessada na matria, contudo a alterao de seu contedo, a transcrio da totalidade ou de parte de seutexto, bem como sua traduo total ou parcial no esto autorizadas, exceto se devidamente citada a sua fonte.
14
Figura 2: Exemplo de recipiente usado na determinao do volume pelodeslocamento de gua ( kollmann, pag. 361 ): recipiente e capilartransparente em perfil, e escala graduada e capilar vistos de frente.
2.1.1.3. Determinao do volume pelo mtodo de pesagem:
O mtodo utiliza o princpio de Arquimedes, onde se determina o volume por
meio de pesagem do volume de lquido deslocado. Sendo a gua um lquido com
densidade igual a 1 g/cm3, a diferena das leituras efetuadas antes e aps a madeira
estar em suspenso na gua, 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
Vu = Volume mido
A = Vu ou P = Vu
.
Figura 3. Determinao do volume por pesagem
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2.1.2. Determinao da massa especfica pela imerso relativa da pea de madeira
A determinao da densidade por imerso relativa da pea especialmenteindicada 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 ); 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 para esta finalidade.
Figura 4. Representao de pea de madeira preparada para determinao da
massa especfica pelo mtodo de imerso relativa.
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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.
2.1.3. Determinao Atravs da Passagem de Raios
Este mtodo baseia-se no fato que certo nmero de eltrons perdido aoatravessar 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 (inerentes madeira)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-se 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.
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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 ou seus valores mnimos e mximos. A figura 5, abaixo,
apresenta as variaes que ocorrem nesta propriedade, para seis espcies de
madeira.
Figura 5. Distribuio normal da massa especfica de 6espcies de madeira .
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. O valor 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.
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TABELA 3. EXEMPLOS DE ALGUNS VALORES MDIOS DE MASSA ESPECFICA DAMADEIRA - (CLIMATIZADAS PARA SE ESTABILIZAREM A 0% U).
NOME COMUM NOME BOTNICO r 0%U(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 .
b) Umidade:
As frmulas r12 = P12/ V12 e ro= Po/Vopermitem perceber que existe estreita
relao entre a massa especfica re 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
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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 % deumidade (vide item 5 da apostila - contrao e inchamento).
Disto resulta que a massa especfica com uma porcentagem ude 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
Por ser Vuum valor de difcil determinao, pode-se usar a frmula abaixosomente entre teores de umidade de 0% a 30 %, apesar dela no calcular valores
exatos:
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 / cm3em 15%
de teor 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
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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).
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 apresentadas a seguir:
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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 pro-poro de lenho tardio (%) - (conferas).
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
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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, 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 e
folhosas com porosidade difusa, quanto mais largos os anis de crescimento,
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 e de folhosas
com porosidade difusa 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 (regio
com massa especfica mais baixa deste lenho). Assim, quanto mais largo o anel,
menor ser a proporode 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 anelse explica pelo fato do lenho inicial se dividir em duas partes
distintas, a saber: a) a muito porosa, desenvolvida imediatamente a seguir do lenho
tardio do anel adjacente anterior, limitando-se apenas a alguns vasos em largura e;
b) a sem nenhum vaso desenvolvido imediatamente a seguir, com maior massa
especfica em relao ao lenho inicial poroso. Assim sendo, independente da largurado lenho tardio dentro de um anel de crescimento, quanto maior for a largura do
lenho inicial, maior ser a massa especfica deste lenho e do anel de crescimento,
pois menor ser a proporo de madeira porosa dentro do lenho inicial do mesmo
anel.
Por outro lado, folhosas com porosidade difusa quase no mostram
variao neste sentido, devido distribuio e aos tamanhos dos vasos se darem de
forma homognea dentro dos anis de crescimento. A figura 10, apresentada a
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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 delenho tardio (para oFraxinus excelsius) - Madeiracom porosidade em anel.
Figura 10. Relao entre a massa especfica (ro) e a largura doanel de crescimento, para folhosas com porosidade emanel (a = 1 e 2) e com porosidade difusa ( b = 3 e 4 ).
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
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transversal ao fuste, em decorrncia das diferenas na largura dos anis de
crescimento e nas propores entre o lenho inicial e lenho tardio. Para conferas e
folhosas com porosidade difusa, normalmente o aumento de massa especfica
ocorre de dentro para fora no lenho juvenil, tendendo se estabilizar a partir da
formao do 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 ela no observada ou muito pequena.
Igualmente, existem grandes variaes na massa especfica ao longo dotronco (figura 12), onde o valor mximo situa-se na base do mesmo, devido
existncia de tecidos rgidos de sustentao. Desta posio, a massa especfica
decresce em direo copa da rvore.
r
Figura 11. Variao da massa especfica ( r ) no sentido transversal dofuste, para conferas e folhosas com porosidade difusa efolhosas com porosidade em anel.
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Figura 12. Relacionamento entre as massas especfica aparentebsica (ru) e a 0%U ( ro) com a altura da rvore.
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 do fuste sendo analisado.
Tendo em vista que a regio mais idosa do fuste da rvore a basal, alm
dela ter tecidos rgidos de sustentao, tem tambm maior proporo de lenho
adulto, enquanto que 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 da massa dentro dos lenhos inicial e tardio, e nos lenhos juvenil e
adulto so similares. Entretanto, em folhosas com porosidade em anela massa
especfica do lenho inicial como um todo, afetada pela largura do anel decrescimento em que ele se encontra.
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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.
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 estes fatores 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 (em conferas) ultrapassa o da madeira normal
em 13 a 14 %, e a do lenho de trao (em 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 subitem 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 citar 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, principalmente das dimenses dos
lumens e das substncias constituintes da parede celular.
A figura 13 ilustra esquematicamente a variao entre as clulas dos lenhosinicial 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 / cm3a 1,40 g / cm3, sendo o primeiro, o
menor valor da variao existente para a madeira de Balsa e o segundo, o maior
valor da variao existente para a madeira de Guaiaco.
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