CARACTERIZAÇÃO DAS PROPRIEDADES FÍSICAS E

Transcrição

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CENTRO UNIVERSITÁRIO DE UNIÃO DA VITÓRIA – UNIUV
CURSO DE ENGENHARIA INDUSTRIAL DA MADEIRA
EDER JAVARINI
CARACTERIZAÇÃO DAS PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS DE POPULUS
DELTOIDES, PLANTADO NAS VÁRZEAS DO VALE MÉDIO DO RIO IGUAÇU.
UNIÃO DA VITÓRIA – PR
2011
2
EDER JAVARINI
Trabalho de conclusão de Curso apresentado como
requisito final para a obtenção do título de Bacharel em
Engenharia Industrial da Madeira, pelo Centro
Universitário de União da Vitória – UNIUV, sob orientação
do Prof. M. Sc. Peterson Jaeger.
Professor da disciplina: Dr. Roberto Pedro Bom
UNIÃO DA VITÓRIA – PR
2011
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EDER JAVARINI
Trabalho de conclusão de Curso apresentado como
requisito final para a obtenção do título de Bacharel em
Engenharia Industrial da Madeira, pelo Centro
Universitário de União da Vitória – UNIUV.
Orientador: M. Sc. Peterson Jaeger
BANCA EXAMINADORA
Roberto Pedro Bom
Doutor, Centro Universitário de União da Vitória – UNIUV
Peterson Jaeger
Mestre, Centro Universitário de União da Vitória – UNIUV
Jose Wengerkievicz
Mestre, Centro Universitário de União da Vitória – UNIUV
10 DE DEZEMBRO DE 2011
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Dedico este trabalho a minha família pelo apoio
e carinho, e também aos meus colegas de turma
e professores, pela paciência, compreensão,
amizade, alegrias e tristezas que vivenciamos
nestes cinco anos juntos.
5
Agradeço a Deus em primeiro lugar por tudo que
me proporcionou nesta vida, aos professores
pelo conhecimento transmitido e o apoio nesta
jornada, a Swedish Match do Brasil S/A pelo
material cedido para a pesquisa e do apoio
necessário, aos colegas de trabalho pela ajuda
na elaboração desta pesquisa, ao colega Cesar
pela ajuda no laboratório, e aos amigos de sala
de aula pela caminhada que tivemos juntos
nestes cincos anos.
6
“Acredita, porque sei. Tu encontrarás alguma
coisa muito maior nas florestas que em livros.
Pedras e árvores te ensinarão aquilo o que não
poderás aprender dos mestres.”
São Bernardo de Clairveaux (1090-1153)
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RESUMO
Visando aumentar o conhecimento sobre o potencial do Populus deltoides(Álamo), espécie
ainda pouco conhecida no Brasil, onde em outros países tem demonstrado uma
importância socioeconômica muito grande devido ao seu rápido crescimento e sua
utilidade, porpõe-se este estudo. Este trabalho teve como objetivo a caracterização das
propriedades físicas e mecânicas de Populus deltoides, plantado nas várzeas do Vale
Médio do Rio Iguaçu. Foram realizados ensaios mecânico de flexão estática e compressão
paralela às fibras, seguindo os padrões da norma brasileira NBR 7190/97, além disso,
foram determinadas a densidade da madeira, coeficiente de retratibilidade e o fator
anisotropia. Para o desenvolvimento do estudo foi utilizada madeira proveniente de 05
toras, oriundas de 05 árvores coletadas aos 12 anos de idade, com um espaçamento de
5,20m x 6,00m totalizando 320 árvores por hectares, em plantios da empresa Swedish
Match do Brasil S.A. Os estudos foram realizados no laboratório de tecnologia da madeira
da UNIUV de União da Vitória. A madeira de álamo apresentou densidade a 12% de
umidade de 0,40g/cm³, com desvio padrão de 0,015, e densidade básica igual a 0,33 g/cm³
com desvio padrão de 0,011. O coeficiente de retratibilidade apresentou resultados de 0,02
para o sentido longitudinal, 0,12 para o radial e de 0,24 para o tangencial. O valor médio do
módulo elasticidade a flexão estática foi de 7509 MPa com o desvio padrão de 768,3 e
para o valor médio de flexão estática foi de 357,30 kgf, com desvio padrão de 46,98.Para
compressão paralela às fibras o valor médio da força máxima foi de 233,96 kgf/cm², com
desvio padrão de 36,82. Os resultados obtidos são compatíveis com as referências
encontradas para esta espécie.
Palavras-chave: Populus deltoides, propriedades físicas, propriedades mecânicas.
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ABSTRACT
Envisaging to generate knowledge about the potential of Populus deltoides, a specie still not
well known in Brazil, while in other countries it demonstrates a important socio-economic
role due to its fast growing characteristic and use as well, this study is proposed. This work
aims to characterize physical and mechanical properties of Populus deltoides, planted on
wetlands along the Iguassu River Valey. Static flexion and parallel-to-fibre compression
tests were accomplished following the brazilian standards matching to the rule NBR
7190/97. Beyond that, the wood density, retractability coefficient and anysotropic factor
were determined. The study was developed with wood from 5 logs, from 5 trees, cut down
at 12 years old age, cultivated in 5,19mx6,00m spacing at the density of 321 trees per
hectar, from Swedish Match do Brasil S.A. poplar forests. The studies were carried out in
the wood technology laboratory at the UNIUV in União da Vitória. The poplar presented
wood density of 0,40g/cm³ at 12% humidity with a standard deviation of 0,015, and a basic
density equals to 0,33 g/cm³ with a standard deviation of 0,011. The retractability coefficient
presented results of 0,02 for the paralel-to-fiber direction, 0,12 for the radial direction, and
0,24 for the tangential direction. The average value of elasticity module to static flexion is
7509MPa with a standard deviation of 768,3, and the average value of static flexion is
357,3kgf with standard deviation of 46,98. For the paralel-to-fiber compression, the average
value for the maximum force was 233,96 kgf/cm², with standard deviation of 36,82. The
obtained results met the references found for this specie.
Keywords: Populus deltoides, physical properties, mechanical properties.
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LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1: Características morfológicas da espécie .............................................................. 16
Figura 2: Características botânicas do álamo (populus sp). ................................................ 17
Figura 3: Reflorestamento de álamo. ................................................................................... 18
Figura 4: Corte transversal do tronco de uma árvore: anéis de crescimento e camadas .... 20
Figura 5: Direções principais na madeira............................................................................. 24
Figura 6: Flexão na madeira. ............................................................................................... 26
Figura 7: Equipamentos utilizados. ...................................................................................... 28
Figura 8: Processo de medição da tora; corte e marcação para desdobro.......................... 29
Figura 9: Processo de desdobro da tora. ............................................................................. 30
Figura 10: a) peças brutas (caibros); b) corpos de prova. ................................................... 31
Figura 11: Corpo de prova para ensaio de compressão paralela às fibras. ......................... 31
Figura 12: Corpo de prova para ensaio de flexão. ............................................................... 31
Figura 13: Gráfico da densidade aparente a 12% de umidade de10 espécies nativas
comparadas com Populus deltoides. ................................................................................... 39
Figura 14: Gráfico da densidade aparente a 12% de umidade de 09 espécies exótica
Comparadas com Populus deltoides. .................................................................................. 41
Figura 15: Contração no sentido tangencial e vista no sentido longitudinal. Fonte: o autor,
2011. .................................................................................................................................... 44
Figura 16: Teste de flexão. ................................................................................................... 46
Figura 17: Gráfico da flexão estática a 12% de umidade de 10 espécies nativas
comparadas com Populus deltoides. ................................................................................... 47
Figura 18: Corpo de prova: a) Com ruptura normal; b) Com defeito. ................................... 48
Figura 19: Teste de compressão paralela às fibras. ............................................................ 49
Figura 20: Gráfico de Compressão paralela às fibras a 12% de umidade de 10 espécies
nativas comparadas com Populus deltoides. ....................................................................... 50
Figura 21: Gráfico de Compressão paralela às fibras a 12% de umidade de espécies
nativas e exóticas obtidas da NBR 7190/97, comparadas com Populus deltoides. ............. 52
Figura 22: Gráfico de dispersão com dados de espécies nativas e exóticas obtidos da NBR
7190/97, comparadas com Populus deltoides. .................................................................... 52
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Densidade aparente a 12% de umidade obtida do banco de dados do IPT para
espécies consideradas como madeira leve. ........................................................................ 39
Tabela 2: Densidade aparente a 12% de umidade para espécies exóticas, conforme a
norma NBR7190/97 (anexo E)............................................................................................. 40
Tabela 3: Densidade da madeira ......................................................................................... 41
Tabela 4: Contração volumétrica ......................................................................................... 42
Tabela 5: Coeficiente de anisotropia. ................................................................................... 43
Tabela 6: Contração da madeira de Populus sp. ................................................................. 43
Tabela 7: Espessura (mm) do lenho primaveril com maior (LP+) e menor (LP-)
desenvolvimento. ................................................................................................................. 45
Tabela 8: Flexão estática-Madeira nativa a 12% de umidade classificadas com densidade
baixa/IPT (1989). ................................................................................................................. 47
Tabela 9: Compressão paralela às fibras - Madeira nativa a 12% de umidade classificadas
com densidade baixa/IPT (1989). ........................................................................................ 50
Tabela 10: Densidade aparente a 12% de umidade e limite de resistência a compressão. 51
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SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................. 13
1.1 OBJETIVOS ................................................................................................................... 14
1.1.1 Objetivo Geral ............................................................................................................. 14
1.1.2 Objetivos Específicos.................................................................................................. 14
2 DESENVOLVIMENTO ...................................................................................................... 15
2.1 REFERENCIAL TEÓRICO ............................................................................................. 15
2.1.1 Populus deltoides........................................................................................................ 15
2.1.2 Madeira ....................................................................................................................... 19
2.1.3 Propriedades Físicas da Madeira ............................................................................... 21
2.1.3.1 Massa Específica ..................................................................................................... 21
2.1.3.2 Umidade .................................................................................................................. 22
2.1.3.3 Contração e Inchamento da madeira ....................................................................... 23
2.1.4 Propriedades Mecânicas da Madeira.......................................................................... 24
2.1.4.1 Flexão Estática ........................................................................................................ 25
2.1.4.2 Compressão ............................................................................................................ 26
2.1.4.3 Tração ...................................................................................................................... 26
2.1.4.4 Cisalhamento ........................................................................................................... 27
3 MATERIAIS E MÉTODOS ................................................................................................ 28
3.1 Amostra utilizada............................................................................................................ 28
3.2 Materiais utilizados ........................................................................................................ 28
3.3 Local e coleta ................................................................................................................. 29
3.4 Corpos de prova ............................................................................................................ 30
3.5 Métodos ......................................................................................................................... 32
3.5.1 Teor de umidade ......................................................................................................... 32
3.5.2 Densidade aparente.................................................................................................... 32
3.5.3 Densidade Básica ....................................................................................................... 33
3.5.4 Estabilidade dimensional da madeira ......................................................................... 34
3.5.5 Flexão Estática ........................................................................................................... 35
3.5.6 Modulo de Elasticidade a Flexão Estática .................................................................. 36
3.5.7 Compressão Paralela às Fibras .................................................................................. 37
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ....................................................................................... 38
4.1 Teor de Umidade............................................................................................................ 38
12
4.2 Densidade...................................................................................................................... 38
4.3 Estabilidade dimensional da madeira ............................................................................ 41
4.4 Módulo de Elasticidade a Flexão Estática ..................................................................... 45
4.5 Compressão Paralela às Fibras ..................................................................................... 48
5 CONCLUSÃO ................................................................................................................... 53
6 REFERÊNCIAS ................................................................................................................ 54
ANEXO A – Resultado do ensaio mecânico de flexão em Madeira de Populus
deltóides. ............................................................................................................................ 56
ANEXO B – Resultado do ensaio mecânico de flexão em Madeira de Populus
deltoides, apresentando o corpo de prova nº 6 com dano de Platypus sp, com
resultado baixo. ................................................................................................................. 57
ANEXO C – Resultado do ensaio mecânico de compressão paralela às fibras. .......... 58
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1 INTRODUÇÃO
A utilização da madeira é ampla e envolve uma enorme gama de produtos. Sua
utilização correta depende do conhecimento de vários aspectos da espécie, desde a sua
produção em campo até seu beneficiamento. Uma das etapas da construção desse
conhecimento é a caracterização física e mecânica do material. Baseado nesse
conhecimento, o profissional da indústria madeireira pode tomar decisões sobre qual
matéria-prima é mais adequada às suas necessidades.
Na história recente do Brasil, o movimento ambientalista vem se destacando na
promoção da preservação do meio ambiente. Além deste, políticas internacionais também
vêm demonstrando a preocupação de outros países, com o ritmo da supressão florestal no
mundo. Em detrimento do aproveitamento da madeira nativa no Brasil, as espécies
exóticas têm sido amplamente cultivadas, destacando-se as espécies dos gêneros Pinus e
Eucalyptus. Entre as demais exóticas, esta o Populus deltoides, cujo conhecimento de suas
propriedades ainda é incipiente, o que a torna espécie com usos restritos. Dessa maneira,
o desconhecimento das características físicas e mecânicas, faz com que a potencialidade
de uso desta espécie seja minimizada.
A madeira, por se tratar de um produto natural e renovável, é sem dúvida uma das
mais versáteis matérias-primas. Por tratar-se de uma espécie exótica e de pouco
conhecimento no Brasil, é interessante buscar parâmetros para possível viabilidade do uso
do Populus deltoides no mercado madeireiro. Pois, para cada espécie, sabe-se que possui
características e propriedades próprias, sendo interessante estudá-la, pois não só para a
utilidade no mercado madeireiro como também pode ser muito útil na utilização da espécie
para a ocupação de áreas de várzeas, onde os agricultores realizam sua plantação que
vêm sofrendo muito com as cheias (alagamentos), perdendo toda a safra. É uma espécie
de potencial para reflorestamento que tem grande tolerância as enchentes, além de
produzir madeira em curto tempo, serve de biofiltro no tratamento de águas poluídas,
controla erosão, purifica o ar e fornece abrigo para a fauna.
De acordo com CALIL, LAHR & DIAS (2003), a atividade florestal com a utilização de
métodos racionais de exploração, sem duvida poderá conjugar a expansão econômica à
conservação da qualidade da vida. Trata–se do desenvolvimento sustentável, onde pode
ser alcançado não só pela produção direta da madeira e da matéria–prima na fabricação de
produtos dela derivados, mas pela geração de outros bens ou benefícios que estejam
atentando para a manutenção do equilíbrio ecológico.
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O Brasil tem buscado alternativas para ampliar suas atividades econômicas e uma
dessas alternativas para a abertura de novas possibilidades sem duvida tem sido o
incentivo ao setor florestal, que vem contribuindo muito com o setor econômico tanto no
produto interno bruto, como em nossas exportações.
A espécie possui características que a tornam relevante para usos diversos visto que
sua utilização em outros países já é conhecida. Com tudo pode-se perceber que em nosso
país a espécie é de pouco conhecimento e aplicabilidade.
1.1 OBJETIVOS
1.1.1 Objetivo Geral
Determinar as características físicas e mecânicas da espécie exótica de Populus
deltoides, plantado nas várzeas do Vale Médio do Rio Iguaçu.
1.1.2 Objetivos Específicos
a) Determinar a densidade básica e aparente a 12% de umidade;
b) Determinar o coeficiente de retratibilidade;
c) Determinar o fator anisotropia;
d) Determinar os parâmetros de resistência à flexão estática;
e) Determinar os parâmetros de resistência à compressão paralela às fibras.
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2 DESENVOLVIMENTO
2.1 REFERENCIAL TEÓRICO
2.1.1 Populus deltoides
Álamo, assim também conhecido como choupo, pertencem ao gênero Populus,
sendo um dos gêneros da Família Salicaceae. A família Salicaceae faz parte da ordem
Salicales, do grupo Amentiflorae.Que se caracteriza por flores unissexuais com o perianto
ausente ou insignificante. Já o grupo Amentiflorae pertence à subclasse Monochlamydae, a
classe Dicotyledonea, subdivisão Angiospermae e divisão Phanerogamae (FAO, 2008).
O álamo é uma espécie florestal pioneira1 e nativa do hemisfério norte, distribuída na
América do Norte, Europa e Ásia, desde a latitude 30°N até o círculo polar. Com tudo, ele
tem sido plantado amplamente fora de seu habitat natural, até mesmo no hemisfério sul. É
uma espécie pioneira com fácil adaptação as regiões frias e áreas ribeirinhas, várzeas ou
terras úmidas (FAO, 2011).
Segundo previsões da FAO (2011), a área total com florestas nativas de álamos,
relatadas em 2008 foi de mais de 70 milhões de hectares e 5,3 milhões de hectares de
área plantada. O Canadá, seguido pela Federação Russa e Estado Unidos da América tem
as maiores áreas de Álamo nativo, porém, China, Índia, França, Turquia, Itália e Argentina
possuem as maiores áreas plantadas.
No Brasil, pela década de 1950, que foram implantados os primeiros plantios
comerciais de Populus, mas somente no inicio da década 1990, que as empresa
começaram a expandir os seus plantios. Atualmente, existem aproximadamente 5.500 ha,
entre os estados do Paraná e Santa Catarina, nas várzeas do Vale Médio do Rio Iguaçu, na
bacia do Rio Iguaçu. A madeira destes plantios é destinada ao abastecimento da indústria
fosforeira, visto que as características de crescimento rápido, retidão de fuste, composição
química (ausência de resinas), coloração esbranquiçada e fibra reta, favorecem a espécie
1
Pioneira: Plantas pioneiras também são conhecidas como primárias, tem crescimento rápido, se desenvolvem bem a
céu aberto e têm tempo de vida curto na floresta. As pioneiras normalmente são árvores que têm característica de
madeira ser considerada leve. Dentro do processo sucessional, são as primeiras espéceis arbóreas a se estabelecer.
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para esse segmento industrial. Nos Estados do Sul do Brasil são encontrados pequenos
plantios e árvores de álamo em parques, praças, ao longo de estradas e em propriedades
particulares.
Cita a FAO (2011), que em nosso país vizinho, ou mais precisamente, na província
de Mendonza, no oeste da Argentina, o álamo é uma das principais espécies florestal
plantada. Sua madeira sustenta uma indústria de madeira diversificada, que produz uma
série de produtos para diferentes fins. O principal uso da madeira de álamo é para cavaco
que serve para a produção de painéis de madeira reconstituída. A base de recursos cada
vez maior também criou oportunidades para pequenos nichos de mercado especializados,
como a produção de pequenas placas de madeira para a fabricação de lápis. A cada ano
cerca de 1200 m³ de madeira em forma dessas placas são exportadas para o Brasil para
produção de lápis. Por sua característica de fácil processamento, alta homogeneidade e,
sobretudo, a não presença de nós após a poda, são propriedades importantes da madeira
de álamo, que a torna particularmente adequado para a produção de lápis.
De acordo com LORENZI (2003), o álamo é uma árvore caducifólia, tronco
cilíndrico e ereto, freqüentemente ramificado na base, com casca rugosa, de cor parda e
profundas fissuras longitudinais quando adulta. Ramagem oblíqua, longa, formando copa
simétrica e mais ou menos arredondada e chega atingir 30m de altura. Estas
características podem ser observadas na FIGURA 1.
Figura 1: Características morfológicas da espécie; onde: a) árvore adulta; b) ramo frutificado; c) casca; d)
sementes. Fonte: Lorenzi, 2003.
17
É uma espécie descídua e dióica, isto é, são plantas que perdem as folhas numa
determinada estação do ano e tem flores femininas e masculinas em plantas separadas.
Os frutos em forma de cachos são compostos de cápsulas com grande número de
sementes, que quando caem, estão envoltas em longos filamentos como algodão. Daí o
mais comum nome da espécie dos Estados Unidos: cottonwood (madeira de algodão). Na
FIGURA 2, ilustra as características botânicas de Populus sp.
Figura 2: Características botânicas do álamo (populus sp). Fonte: FAO, 2008.
FAO (2008) cita na legenda o seguinte:
1-Ramo vegetativo mostrando folha rômbica quando jovem e folha deltóide quando adulta;
2-Ramo com broto terminal verdadeiro e cachos masculinos estaminados quando formado;
3 - Flor masculina e anteras;
4 - Ramo com broto terminal verdadeiro e cachos femininos pistilados quando formado;
5 – Flor feminina;
6 – Maturação bilocular; cápsula deiscente (direito) expõe sementes com tufo de algodão;
7 – semente.
O álamo é uma espécie pioneira ávida por luz, de fácil propagação vegetativa,
preferindo espaços amplos sem competição. A sua ação fotossintética é intensa, sensível
ao foto periodismo, que determina o seu ritmo biológico.
A madeira recém-cortada ou fresca apresenta um odor característico desagradável,
mas desaparece completamente quando a madeira está seca. A ausência de odor e sabor
na madeira de álamo torna um produto adequado para embalagem de vários produtos
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alimentares, como frutas, legumes e queijo. A cor do alburno é geralmente branca a
amarelo claro, fundindo-se gradualmente no cerne, que é branco-cinza a cinzento-marrom,
estando esta variação ligada às diferentes espécies de Populus. Os anéis de crescimento
são bastante visíveis, em cortes transversais, devido a uma fina camada de células de
parênquima ao final do ciclo vegetativo. Em alguns cultivares, os anéis de crescimento
pode ser bastante amplo, muitas vezes superior a 2,0 cm, e às vezes pode chegar a três
centímetros ou mais. A largura do anel de crescimento esta relacionada ao melhoramento
genético, bem como as condições ambientais favoráveis e no tratamento silviculturais
(FAO, 2010).
Na FIGURA 3, ilustra um reflorestamento de álamo no período vegetativo (verão)
com folhas e no período de dormência (inverno) sem folhas, vista externa e interna do
bloco de plantio e toras de álamo.
a
b
c
d
e
Figura 3: Ilustra um reflorestamento de álamo: a) vista externa no período vegetativo (verão); b) vista interna
no período vegetativo; c) vista externa no período de dormência (inverno); d) vista interna no período de
dormência; e) toras de álamo. Fonte: O autor (2011)
19
A madeira é trabalhada facilmente com as mãos, máquinas ou ferramentas, têm
facilidade com todos os tipos de fixadores mecânicos, por exemplo, grampos, pregos e
parafusos, e não divide quando grampeada e pregada. A sua coloração pode ser irregular,
mas tintas e verniz são facilmente aplicados (FAO, 2010).
Por causa de suas características possui uma grande abrangência para o seu uso,
como por exemplo, produção de palitos de fósforos, papel e celulose, energia, madeira
serrada, artesanatos, componentes de mobiliário, laminados, compensados, palhetas,
recipientes para cargas entre outros (FAO, 2010).
LORENZI (2003) descreve o seguinte:
Árvore cultivada nas regiões de planalto do sul da Brasil para produção de madeira
leve para caixotaria, laminados e confecção de palitos de fósforo. Pode ser utilizada
também no paisagismo de grandes áreas. Aprecia o frio e solos úmidos, sendo a
espécie de álamo melhor adaptada a nossas condições. Tem rápido crescimento.
No que diz respeito à estocagem, relata a FAO (2010), que o álamo é uma madeira
suscetível ao desenvolvimento de manchas de fungo quando permanecer em grandes
períodos de estocagem, assim sendo, recomenda que o período de armazenamento deva
ser o mais curto que possível, no máximo entre 6-8 semanas. O indicado que quando
necessário de uma estocagem de maior tempo, que se utiliza de técnicas para evitar essa
deterioração, como por exemplo, jacto de água ou revestimento das extremidades das
toras com uma calda bordalesa.
É interessante comentar que de acordo com FAO (2009), Populus deltoides, Populus
nigra e Populus trichocarpa são as espécies mais importantes para programas de
melhoramento de álamo em todo o mundo. A maioria dos clones comerciais plantados em
toda a Europa é derivada de cruzamentos interespecíficos dessas espécies.
2.1.2 Madeira
Desde os primórdios da humanidade o homem tem a madeira como uma das
matérias-primas mais versáteis para o uso humano. Como matéria-prima a madeira é um
produto natural proveniente do lenho dos vegetais superiores: árvores e arbustos lenhosos.
Segundo CALIL, LAHR & DIAS (2003), na estrutura macroscópica da madeira,
aquela visível a olho nu, que podemos perceber algumas distinções em uma seção
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transversal de um tronco de árvore com as seguintes camadas, de dentro para fora:
Medula é o ponto central do tronco, resultante do crescimento vertical inicial da árvore;
Cerne, camadas internas do tronco mais antigas, tendem a armazenar resinas, taninos e
outras substâncias de alto peso molecular, de coloração escura e tendo a função de
sustentar o tronco; Alburno,camada
externa e mais jovens
de crescimento que é
responsável pela condução da seiva bruta desde as raízes até as folhas;Casca, proteção
externa da árvore, formada por uma camada interna de tecidos vivos (película cambial) que
dá origem ao floema e xilema. A FIGURA 4, apresenta um corte transversal do tronco de
uma árvore com suas descrições.
Figura 4: Corte transversal do tronco de uma árvore: anéis de crescimento e camadas. Fonte: GONZAGA,
2006.
A madeira tem como características a heterogeneidade e anisotropia, por isso
conhecer as propriedades físicas e mecânicas é de grande importância para a sua aptidão
no uso correto.
Sabe-se que a heterogeneidade na madeira ocorre devido suas características
anatômicas, conforme sua composição, a estrutura e a organização dos elementos
constituintes. Os principais constituintes químicos da madeira são a celulose, a
hemicelulose, a ligna e substâncias extrativas, que juntamente com as orientações das
fibras
na
madeira
(axial,
radial
e
tangencial),
formam
essa
heterogeneidade,
diferentemente, por exemplo, dos metais que possuem estrutura molecular uniforme.
Segundo LEPAGE (1986), a madeira desde o inicio da historia das civilizações vem
ocupando um lugar de destaque no desenvolvimento, por ser um material de resistência
mecânica elevada em relação à massa própria, ter grande facilidade de usinagem,
resistência química apreciável, boas propriedades de isolamento térmico e elétrico, além
disso, com a possibilidade de ser encontrada na natureza com ampla faixa de texturas e
coloração. Tornando-a numa matéria-prima capaz de satisfazer os gostos mais variados.
De acordo com MOURA (1986), a composição, a estrutura e a organização dos
elementos constituintes do lenho, determinam as suas propriedades físicas e mecânicas.
21
Assim sendo existem madeiras para todos os fins e utilização, porém é indispensável
conhecer as diferentes características e propriedades, e aprender a utilizar aquelas que
melhor se adaptam em um determinado serviço. E muitas vezes a falta de utilização da
madeira se da pela falta de informação básica disponível sobre as suas propriedades.
2.1.3 Propriedades Físicas da Madeira
As propriedades anatômicas da madeira de maior importância, na relação com a
utilidade e o aproveitamento, são a densidade (ou peso específico) e as propriedades em
relação com a umidade, contração e inchamento (MOURA, 1986).
No entanto FAO (2010), cita que em um sentido amplo, as propriedades físicas
incluem as características da madeira que definem a sua natureza física como um material.
Tendo como parâmetros mais importantes em relação ao material e o seu processamento a
densidade, teor de umidade e estabilidade dimensional (Contração e Inchamento).
As propriedades físicas possuem uma significativa influência na madeira, devido à
variabilidade na densidade e porosidade que ocorre em lenho inicial e tardio, cerne e
alburno, e lenho juvenil e adulto.
Segundo CALIL, LAHR & DIAS (2003), as propriedades da madeira podem ser
influenciadas por diversos fatores: clima, composição e umidade do solo no local de
crescimento da árvore, condições de temperatura, posição da árvore no talhão (bloco de
plantio), densidade do povoamento (espaçamento), o tipo de manejo aplicado e a
incidência de chuva. Esses fatores aplicados á formação da madeira são significativos,
provocando variações, mesmo se tratando de árvores da mesma espécie. Como por
exemplo, as diferenças na espessura das camadas de crescimento e de material crescido
nas diversas estações do ano.
2.1.3.1 Massa Específica
Densidade é a característica tecnológica mais importante da madeira, pois dela
dependem estreitamente outras propriedades, como a resistência mecânica, grau de
22
alteração dimensional pela perda ou absorção de água, como outras correlações.
(MOURA, 1986)
A densidade (massa específica) expressa à quantidade de matéria lenhosa por
unidade de volume, ou do volume de espaços existentes de uma madeira. É a relação
entre a massa e o volume de um corpo, é expressa geralmente em g/cm³ (MOURA, 1986).
A massa específica aparente varia de espécie para espécie, e até mesmo numa
mesma árvore. A massa específica da madeira pode variar de acordo com a sua
localização no tronco e com o teor de umidade. Sendo essa variação tanto no sentido
radial, ou seja, da medula para a casca, como também no sentido longitudinal, da base
para o topo.
Para CALIL, LAHR & DIAS (2003), a densidade é uma das propriedades físicas
fundamentais na definição das melhores aplicações da madeira de diferentes espécies. A
densidade trata-se da relação entre a massa da madeira na amostra considerada e o
volume efetivamente ocupado por ela. Densidade básica é definida pela razão entre a
massa seca da amostra considerada e o respectivo volume nas condições de total
saturação. Densidade aparente é definida pela razão entre a massa e o volume de corposde-prova para um dado teor de umidade (U%). No caso particular da NBR 7190/1997, a
densidade aparente se refere a amostras com umidade de 12%.
2.1.3.2 Umidade
Segundo MOURA (1986), a madeira em seu estado vivo possui uma proporção de
umidade do seu peso total que atingi uma variação entre 30% e 700%, determinada em
base ao peso seco da madeira. E que podemos encontrar essa água em duas formas:
água livre e água de impregnação. A água livre é aquela que preenche as cavidades
celulares e espaços intercelulares, e já a água de impregnação preenche os espaços entre
as moléculas de celulose da parede celular. Então quando a madeira eliminar toda a água
livre, e permanecendo somente a água de impregnação, chega-se a um ponto, chamado
de ponto de saturação das fibras (PSF), que adota-se como teor de umidade igual á 30%.
E é logo abaixo desse PSF que a madeira começa á sofre estabilidade dimensional.
De acordo com CALIL, LAHR & DIAS (2003), a madeira de uma árvore abatida tem
a capacidade de perder continuamente umidade, através da evaporação de moléculas de
23
água dos lúmes. Essa evaporação de água livre ocorre mais rapidamente até chegar ao
ponto de saturação, no geral esse teor de umidade esta entre 25% e 30%, conforme o
autor registra-se que a NBR 7190/1997 para Projetos de Estruturas de Madeira, adota o
valor de 25% para o PS (ponto de saturação).
A determinação do teor de umidade na madeira é uma variável de extrema
importância para o desempenho e a sua utilização. E MOURA (1986), cita que o teor de
umidade é a relação entre o peso da água contida no seu interior e o seu peso em estado
completamente seco (anidro), expresso em porcentagem.
Comenta FAO (2010), que o teor de umidade afeta as propriedades físicas e
mecânicas, bem como as características de processamento da madeira, por exemplo,
colagem, usinagem, acabamento, etc.
2.1.3.3 Contração e Inchamento da madeira
Contração e inchamento são considerados propriedades físicas que afetam muito no
uso da madeira, pois altera o volume da madeira. Essa mudança de volume ocorre quando
a madeira encontra-se em um teor de umidade entre 0% e 28%, devido à absorção de
água (inchamento) e perda de água (contração).
De acordo MOURA (1986), essa variação dimensional se dá no volume da madeira
pela perda ou absorção de umidade nas paredes celulares da madeira, se realizam quando
a madeira ainda demonstra um teor de umidade entre 0% e 30%, intervalo esse chamado
de faixa higroscópica, água de impregnação das fibras.
Uma vez que o aumento do volume da madeira, ou o inchamento, é devido à
inclusão de água, nos espaços microscópicos e sub microscópicos, enquanto a contração
ou diminuição do volume refere-se á retirada de água dos espaços microscópicos e sub
microscópicos (SERPA, 2004).
Para CALIL, LAHR & DIAS (2003), esta variação dimensional ocorre em três
direções, assim chamadas de axial (ou longitudinal), radial e tangencial. E a estabilidade
dimensional está diretamente ligada à presença da água no interior da madeira, onde o
aumento ou diminuição de moléculas de água livre não influenciam na retração ou
inchamento, fenômenos esses que só se manifestam em níveis de umidade inferiores ao
24
ponto de saturação, ou seja, abaixo de 28% de umidade. Na FIGURA 5, pode-se ver
melhor os 03 eixos de orientação da madeira, longitudinal, radial e tangencial.
Figura 5: Direções principais na madeira. Fonte: CALIL, LAHR & DIAS, 2003.
MOURA (1986), comenta ainda que a contração e o inchamento são maiores no
sentido tangencial aos anéis de crescimento, menores no sentido radial e mínimos no
sentido longitudinal (paralelo ao eixo da árvore), ou seja no sentido das fibras.
2.1.4 Propriedades Mecânicas da Madeira
São as características de resistência e elasticidade da madeira a um determinado
esforço de natureza mecânica. Para termos um bom aproveitamento e aplicação da
madeira, requer estudos sobre as propriedades mecânicas da madeira para sabermos qual
a capacidade de resistir a forças aplicadas no material para que não sofra alterações na
sua forma ou seu tamanho. Para MOURA (1986), a capacidade de resistir á tais forças
depende de varias características da madeira, mas as que mais influenciam são a
densidade e o teor de umidade. Mas sobre tudo depende da magnitude da força e da
maneira de aplicação. Ainda relata que madeiras de maior densidade têm maiores
resistências mecânicas.
Ainda relatam FAO (2010), que propriedades mecânicas são as características que
definem o comportamento da madeira sob forças ou cargas aplicadas.
Há diversos tipos de ensaios mecânicos para determinar a capacidade da madeira
de resistir à ação de forças aplicadas, que possam modificar seu tamanho e forma. De
acordo com a NBR 7190/1997, os corpos-de-prova devem ser isentos de defeitos e seguir
25
padrões já estabelecido de medidas conforme o ensaio mecânico ao qual se deseja entre
os quais podemos citar os ensaios de resistência à compressão paralela às fibras e normal
às fibras, resistência à tração paralela às fibras e normal às fibras, cisalhamento, flexão,
dureza, fendilhamento e outros. Para o devido estudo será feito um breve comentário das
propriedades mecânicas, ás que interessam ao trabalho são flexão estática e compressão.
FAO (2010), comenta que na madeira do álamo as propriedades mecânicas dos
híbridos cultivados em plantações são de especial interesse por se tratar de uma espécie
de crescimento rápido, promissora ao futuro, e assim denominada uma cultura de fibra do
futuro, pois vários estudos relataram consideráveis variações nas propriedades dessa
madeira.
2.1.4.1 Flexão Estática
No ensaio para a determinação da resistência á flexão estática da madeira, uma
carga é aplicada tangencialmente aos anéis de crescimento na metade do comprimento de
um corpo-de-prova apoiado nos extremos, para causar tensões e deformações necessárias
até a ruptura.
Para MOURA (1986), na utilização da madeira como matéria prima para
construções, a resistência à flexão é uma das propriedades mecânicas mais importantes.
Ela é o fator principal na construção de pontes, telhados, paredes de madeira entre outras
construções de madeira.
Quando uma viga sofre uma tensão à flexão, estando apoiada em suas duas
extremidades, com uma carga aplicada no meio do vão e curva-se para baixo pela
influência dessa força, cria-se um lado convexo que apresenta a tensão à tração, enquanto
no lado côncavo da viga apresenta a tensão, a compressão. Defeitos como nós, fibras
revessas, rachaduras e outros defeitos reduzem a resistência à flexão, tendo assim grande
influência na resistência à flexão. Quanto mais esse defeito se aproxima do centro da viga
cada vez mais vão reduzindo sua resistência, e quando encontrados do lado convexo (da
tração) da viga mais fraca torna-se a viga ao invés do lado côncavo (da compressão). A
FIGURA 6, explica como se comporta as reações da madeira quando aplicado uma
determinada força para o ensaio de flexão.
26
Figura 6: Flexão na madeira. Fonte: CALIL, LAHR & DIAS, 2003.
2.1.4.2 Compressão
Na NBR 7190/1997, cita a compressão paralela ás fibras e compressão normal às
fibras.
A resistência á compressão mede a capacidade da madeira em sustentar as forças
que tendem a encurtar o seu comprimento e ou até sua ruptura. No caso da compressão
paralela às fibras, as forças atuam paralelamente à direção das fibras, o que proporciona
uma resistência maior à madeira.
Destaca CALIL, LAHR & DIAS (2003), que quando a peça é solicitada por
compressão paralela às fibras, as forças agem paralelamente à direção dos elementos
anatômicos responsáveis pela resistência, o que confere uma grande resistência à
madeira. E para compressão normal às fibras, a madeira apresenta valores menores de
resistência, visto que a força é aplicada na direção normal ao comprimento das fibras,
provocando seu esmagamento. E o valor de resistência à compressão normal às fibras é
da ordem de ¼ dos valores apresentados pela madeira na compressão paralela ás fibras.
2.1.4.3 Tração
São duas as resistências à tração comentadas na norma NBR 7190/1997, que são a
resistência à tração normal às fibras e a tração paralela às fibras.
27
Segundo CALIL, LAHR & DIAS (2003), que na ruptura por tração paralela pode
ocorrer por deslizamento entre as fibras ou por ruptura de suas paredes. Em ambos os
modos de ruptura, a madeira apresenta baixos valores de deformação e elevados valores
de resistência. Com base no tipo de ruptura obtido no teste, faz-se também a classificação
preliminar das peças. Em geral, quanto maior o comprimento à ruptura, maior a resistência
à tração. E na ruptura por tração normal, a madeira apresenta baixos valores de
resistência, pois os esforços atuam na direção perpendicular às fibras, tendendo a separálas, com baixos valores de deformação. Considerando a baixa resistência da madeira nesta
direção, devem ser evitadas, em projeto, situações que conduzam a esta forma de
solicitação.
2.1.4.4 Cisalhamento
Consiste na separação das fibras, dada por uma força aplicada no sentido paralelo
às fibras. Onde a resistência ao cisalhamento é de 3 a 4 vezes maior no sentido
transversal, do que no sentido paralelo às fibras.É muito presente em vários tipos de
ligações de vigas de suporte,travessas, madeiras cavilhadas e outras. (MOURA,1986).
Segundo CALIL, LAHR & DIAS (2003), quando o plano de atuação das tensões de
cisalhamento é paralelo às fibras, duas situações distintas podem ocorrer. Se a direção das
tensões é na direção das fibras, ocorre o cisalhamento horizontal. Se a direção das tensões
é perpendicular à direção das fibras existe a tendência desses elementos rolarem uns
sobre os outros (cisalhamento Rolling). A situação na qual a madeira apresenta menor
resistência é o de cisalhamento horizontal.
28
3 MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 Amostra utilizada
A amostra de madeira utilizada no presente estudo foi obtida de reflorestamento da
empresa Swedish Match do Brasil S.A., localizada no vale médio do Rio Iguaçu. Para o
desenvolvimento do estudo foram utilizadas 05 árvores, e coletadas seguindo alguns
padrões de característica visual física da árvore dentro de um talhão (bloco) de plantio, com
idade de 12 anos, plantadas em espaçamento de 5,20 x 6,00 m, que possibilita um total de
320 árvores por hectare. Esta espécie foi escolhida por se destacar pelo ritmo e vigor de
crescimento na região onde foi plantada.
3.2 Materiais utilizados
Acompanhando as exigências da NBR 7190/97 no que diz respeito aos
equipamentos a serem utilizados para desenvolver o trabalho de pesquisa da
caracterização das propriedades físicas e mecânica da madeira de Populus deltoides,
podemos citar os equipamentos utilizados como: balança eletrônica com 0,01 g de
sensibilidade; paquímetro digital de 0,01 mm de sensibilidade; câmara de aclimatização;
estufa; máquina universal de ensaios da marca EMIC, modelo DL 10000. A FIGURA 7,
ilustra os equipamentos da esquerda para direita como sendo balança e paquímetro;
câmara de aclimatização; estufa e máquina universal de ensaios.
a
b
c
d
Figura 7: Equipamentos utilizados: a) Balança e paquímetro; b) Câmara de aclimatização; c) Estufa; d)
Máquina universal de ensaios EMIC. Fonte: O autor, 2011.
29
3.3 Local e coleta
A procedência do material para o estudo foi de plantios do talhão 503A1998(503 = nº
do talhão ou bloco de plantio; A = subtalhão; 1998 = Ano de plantio) da Fazenda Prata,
localizada à margem do Rio da Prata, pertencente à bacia do Rio Iguaçu. Localizada na
comunidade de São Domingos, município de União da Vitória, estado do Paraná, com
latitude 26°9’26,66” S, longitude 51°7’52,22” O e a ltitude de 757 m.
O talhão 503A1998 com idade de 12 anos e espaçamento de 5,20 x 6,00 m recebeu
desde o inicio do plantio todos os tratamentos de poda, controle de doenças e pragas,
controle de ervas daninhas e adubação. Apresentando no final do ciclo (12 anos) uma
média com DAP= 29,7cm e H= 23,8m. Dados retirados do caderno de inventário da
empresa Swedish Match do Brasil S.A.
Além de ser feito uma escolha dispersa dentro do talhão, alguns parâmetros visuais
na escolha das árvores teve de ser observado, como tronco reto, cilíndrico, sem bifurcação
ou defeitos, para evitar excessiva presença de lenho de compressão, ou defeitos que
inviabilizassem a obtenção de corpos de prova que de certa forma pudessem influenciar
nos resultados.
Depois de abatidas 05 árvores, procederam-se a medição e o corte da primeira tora
de cada árvore com o comprimento de 245 cm. Em seguida as toras foram cortadas ao
meio ficando com 122,5cm de comprimento e marcadas para serem desdobradas em
pranchas no campo, eliminando a medula e tendo o cuidado de cada prancha ter o corte
bem definido, respeitando as 03 principais direções da madeiras: radial, tangencial e
longitudinal em cada peça.
A FIGURA 8, ilustra o processo de medição, corte ao meio das toras e marcação das
toras para o desdobro em pranchas seguindo as três direções da madeira.
Figura 8: Processo de medição da tora; corte e marcação para desdobro. Fonte: O autor, 2011.
30
O processo de corte de pranchas foi feito em campo, para obter peças como caibros
de mais ou menos 8x10x122, 5 cm para facilitar o transporte até o laboratório, onde foram
constituídos os corpos de prova conforme padrões da norma NBR 7190/97.
A FIGURA 9, ilustra o processo de desdobro das toras em pranchas para a
constituição de peças em forma de caibro.
Figura 9: Processo de desdobro da tora. Fonte: O autor, 2011.
3.4 Corpos de prova
As peças em forma de caibros foram levadas no mesmo dia ao laboratório da
UNIUV, para serem confeccionadas logo após em corpos de prova. Principalmente os
corpos de prova destinados às determinações no estado verde, sendo preparados
conforme as dimensões proposta pela norma NBR 7190/97. Foi observado se os corpos de
prova estavam isentos de defeitos e cuidou-se para a preparação dos corpos de prova que
fossem bem orientados em relação à disposição dos anéis de crescimento, respeitando as
03 direções principais da madeira: longitudinal, tangencial e radial. Para os ensaios físicos
e mecânicos previstos, conforme os procedimentos gerais constantes na norma NBR
7190/97.
31
A FIGURA 10, demonstra as peças brutas em forma de caibros armazenadas dentro
do laboratório da UNIUV, e logo após já os corpos de prova prontos.
a
b
Figura 10: a) peças brutas (caibros); b) corpos de prova. Fonte: O autor, 2011.
Na FIGURA 10, demonstra corpos de prova (lado direito) já com as medidas certas
para ensaios mecânicos de compressão paralela às fibras que devem ter forma prismática
com seção transversal quadrada de 5,0 cm de lado e comprimento de 15,0 cm. E os corpos
de prova para ensaios de flexão estática que devem ter forma prismática, com seção
transversal quadrada de 5,0 cm de lado e comprimento, na direção paralela às fibras, de
115,0 cm.
Os corpos de prova utilizados para ensaios de compressão paralela às fibras foram
também utilizados para calcular a densidade, retratibilidade, anisotropia e contração.
Nas figuras 11 e 12, ilustram os corpos de prova para ensaio de flexão e
compressão paralela às fibras.
Figura 11: Corpo de prova para ensaio de compressão paralela às fibras. Fonte: O autor, 2011.
Figura 12: Corpo de prova para ensaio de flexão. Fonte: O autor, 2011.
32
3.5 Métodos
3.5.1 Teor de umidade
Este ensaio seguiu a norma NBR 7190/1997 da ABNT, onde os corpos de prova
apresentam forma prismática com seção transversal quadrada de 5,0 cm de lado e
comprimento de 15,0 cm, e foram utilizados 20 corpos de prova. Os corpos de prova foram
pesados em balança eletrônica com 0,01 g de sensibilidade na umidade ambiente,
posteriormente os corpos de prova foram secos em estufa a uma temperatura de 103° ±
2°C até atingirem zero por cento de umidade, em seg uida foram pesados novamente. O
teor de umidade ambiente foi determinado pela seguinte formula:
Sendo:
%=
−
100
U(%)= Teor de umidade da madeira no ambiente expresso em porcentagem.
mi = Massa inicial da madeira, em gramas;
ms = Massa da madeira seca,em gramas;
100= Constante para ajuste de formula.
3.5.2 Densidade aparente
Este ensaio seguiu a norma NBR 7190/1997 da ABNT, onde os corpos de prova
apresentam a forma prismática com seção transversal quadrada de 5,0 cm de lado e
comprimento de 15,0 cm. Os corpos de prova foram colocados na câmara de aclimatização
com temperatura de 20° ± 2°C e umidade relativa do ar de 60% ± 2% para que atinjam a
umidade de 12%. Após este procedimento os mesmos foram pesados em balança
eletrônica com 0,01 g de sensibilidade, todas as dimensões foram mensuradas com ajuda
de um paquímetro digital de 0,01 mm de sensibilidade. A densidade aparente foi
determinada através da seguinte formula:
33
=
12%
12%
Sendo:
Dap= Densidade aparente em g/cm³ a 12% de umidade.
M12%= Massa do corpo de prova em g a 12% de umidade.
V12%= Volume do corpo de prova em cm³ a 12% de umidade.
3.5.3 Densidade Básica
Este ensaio seguiu as mesmas recomendações descritas pela NBR7190/1997
citadas anteriormente. Os corpos de prova já em estado de saturação foram pesados em
balança eletrônica com 0,01 g de sensibilidade, todas as dimensões foram mensuradas
com ajuda de um paquímetro digital de 0,01 mm de sensibilidade. Posteriormente os
corpos de prova foram secos em estufa a uma temperatura de 103° ± 2°C, até atingirem
zero por cento de umidade, em seguida foram pesados em balança eletrônica com 0,01 g
de sensibilidade e todas as dimensões foram mensuradas com ajuda de um paquímetro
digital de 0,01 mm de sensibilidade. A Densidade Básica foi determinada através da
seguinte formula:
Sendo:
=
0%
Sat
Db = Densidade básica em g/cm³.
M0%= Massa do corpo de prova em g a 0% de umidade.
Vsat= Volume verde do corpo de prova em cm³.
34
3.5.4 Estabilidade dimensional da madeira
Para determinar a estabilidade dimensional linear e volumétrica é preciso medir as
dimensões dos corpos de prova em estado saturado e seco, nas três dimensões
correspondentes às direções; axial, radial, e tangencial.
De acordo com as recomendações descritas pela NBR7190/1997, onde os corpos
de prova apresentam a forma prismática com seção transversal quadrada de 5,0 cm de
lado e comprimento de 15,0 cm. Os corpos de prova já em estado de saturação foram
pesados em balança eletrônica com 0,01 g de sensibilidade, todas as dimensões foram
mensuradas com ajuda de um paquímetro digital de 0,01 mm de sensibilidade.
Posteriormente os corpos de prova foram secos em estufa a uma temperatura de 103° ±
2°C, até atingirem zero por cento de umidade, em se guida foram pesados em balança
eletrônica com 0,01 g de sensibilidade e todas as dimensões foram mensuradas com ajuda
de um paquímetro digital de 0,01 mm de sensibilidade. A variação volumétrica é
determinada em função das dimensões do corpo de prova nos estados saturado e seco,
sendo dada por:
Sendo:
∆ =
Sat −
Sec
Sec
100
∆v = Variação volumétrica expressa em porcentagem;
VSAT = Volume úmido > 28% expresso em cm³ ;
Vsec =Volume à 0% de umidade expresso em cm³ ;
100 = Constante para porcentagem.
Coeficiente de retratibilidade será obtido em função das dimensões e massas a 12%
e 0% de umidade, sendo dada por:
=
−
12% −
12%
0%
0%
0%
0%
35
Sendo:
Q = Coeficiente de retratibilidade;
I 12% = Dimensão da madeira com 12% de umidade;
I 0% = Dimensão da madeira com 0% de umidade;
P 12% = Peso da madeira com 12% de umidade;
P 0% = Peso da madeira com 0% de umidade;
O fator de anisotropia dimensional de contração (Ac) será expressa pela relação
entre as contrações lineares, tangencial e radial, como;
!=
"tang
"rad
3.5.5 Flexão Estática
No ensaio para a determinação da resistência á flexão estática da madeira, uma
carga é aplicada tangencialmente aos anéis de crescimento na metade do comprimento de
um corpo-de-prova apoiado nos extremos, para causar tensões e deformações necessárias
até a ruptura. Este ensaio seguiu a norma NBR 7190/1997 da ABNT, onde os corpos de
prova apresentam a forma prismática com seção transversal quadrada de 5,0 cm de lado e
comprimento de 115,0 cm. Os corpos de prova foram colocados na câmara de
aclimatização com temperatura de 20° ± 2°C e umidade relativa do ar de 60% ± 2% para
que atinjam a umidade de 12%. Após este procedimento os mesmos foram pesados em
balança eletrônica com 0,01 g de sensibilidade, todas as dimensões foram mensuradas
com ajuda de um paquímetro digital de 0,01 mm de sensibilidade. Os testes foram
realizados na maquina universal de ensaios da marca EMIC, modelo DL 10000. Foi
determinada à resistência máxima a flexão. O calculo de resistência máxima a flexão se da
através da seguinte formula:
3
+2'max = *
max
ℎ/
0 1
36
Sendo:
Tmax= Resistência Máxima expressa em Kgf/cm²
Pmax= Carga Máxima expressa em kg.
L= Vão expresso em cm.
b= Base expresso em cm.
h= Altura expresso em cm.
3/2 = Constante para ajuste de formula.
3.5.6 Modulo de Elasticidade a Flexão Estática
É um valor teórico e expressa a carga necessária para estender um corpo de 1 cm²
de área de secção transversal de uma distância igual ao seu próprio comprimento. O
modulo de elasticidade a flexão estática foi obtido simultaneamente com o mesmo corpo de
prova do ensaio de flexão estática para determinação da resistência máxima a flexão,
usando a maquina universal de ensaios da marca EMIC, modelo DL 10000. O calculo para
determinação do modulo de elasticidade a flexão estática se da através da seguinte
formula:
Sendo:
1
+4OEf =
9lp
lp
18
ℎ8
MOEf = Modulo de Elasticidade a Flexão Estática expresso em Kgf/cm²
PLp= Carga no Limite Proporcional expressa em kg.
L= Vão expresso em cm.
b= Base expresso em cm.
h= Altura expresso em cm.
dLp= Deformação no limite proporcional em cm.
1/4 = Constante para ajuste de formula.
37
3.5.7 Compressão Paralela às Fibras
Os ensaios de compressão foram realizados conforme a exigências da norma NBR
7190/1997 da ABNT, e foram utilizados 20 corpos de prova. Os corpos de prova
apresentam a forma prismática com seção transversal quadrada de 5,0 cm de lado,
comprimento de 115,0 cm e seguindo a orientação paralela às fibras. Os corpos de prova
foram colocados na sala de aclimatização com temperatura de 20° ± 2°C e umidade
relativa do ar de 60% ± 2% para que atinjam a umidade de 12%. Após este procedimento
os mesmos foram pesados em balança eletrônica com 0,01 g de sensibilidade, todas as
dimensões foram mensuradas com ajuda de um paquímetro digital de 0,01 mm de
sensibilidade. Os testes foram realizados na maquina universal de ensaios da marca EMIC,
modelo DL 10000, e foram feitos no laboratório da UNIUV. A resistência à compressão
paralela ás fibras (fc0) é dada pela máxima tensão de compressão que pode atuar em um
corpo de prova com as medidas já mencionadas anteriormente, e dada pela seguinte
equação.
Onde:
:co =
:co max
fco = resistência à compressão paralela ás fibras,em MPa;
fco,Max = máxima força de compressão aplicada ao corpo de prova durante o ensaio,em N;
A= área da seção transversal comprimida, em metro quadrado (m²).
38
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Teor de Umidade
Os resultados obtidos para o teor de umidade em Populus deltoides de 12 anos de
idade com um lote de 20 corpos de prova apresentou um valor médio de 175,03% de
umidade e um desvio padrão de 12,83. O valor máximo e mínimo foi de 196,10% e
147,58%,respectivamente. Pode-se perceber que o alto teor de umidade está
caracterizando uma madeira de baixa densidade ou madeira leve. Este fato decorre da
quantidade e tamanho de poros e vasos na madeira do Álamo, que proporcionam grande
capacidade de armazenar água de capilaridade. Assim, têm-se que quanto maior o teor de
umidade, menor a densidade da madeira.
Segundo REMADE (2004), a importância do equilíbrio da umidade com uma boa
técnica de secagem de madeira é muito importante, e os dados do trabalho nós mostra um
simples fato do quanto estamos transportando de água por metro cúbico (m³) com uma
madeira em estado verde, tendo uma grande influencia no custo de transporte. Pois
madeira verde significa que a massa de água é maior que a massa de madeira
propriamente dita. E ainda como cita a REMADE (2004), que a simples pratica da secagem
da madeira ao ar livre poderia reduzir em 400 kg o peso por m³ transportado.
Portanto, estudar a umidade da madeira do Álamo, é de significativa importância
visto que a madeira tem grande capacidade de reter água de capilaridade. Devido a isto, a
secagem contribui para a redução de custo do transporte, entre outros.
4.2 Densidade
A densidade aparente a 12% de umidade para o Populus deltoides obtida no
trabalho teve uma média de 0,40g/cm³, com uma variação de 0,38g/cm³ a 0,44g/cm³ e um
desvio padrão de 0,015 g/cm³.
A densidade básica variou de 0,31g/cm³ a 0,35g/cm³, estimando-se uma média de
0,33g/cm³, com um desvio padrão de 0,011g/cm³.
39
Através destes resultados esta madeira pode ser classificada como sendo de
densidade baixa como confirma FAO 2010:
A madeira de rápido crescimento como a de choupos híbridos muitas vezes tem
menor densidade e textura mais grosseira do que a madeira de árvores cultivadas
cu
em florestas naturais; (...) álamos e salgueiros são classificados entre as
a espécies
com baixa densidade.(FAO,2010,p.8)
densidade.
O resultado obtido de densidade aparente do Populus deltoides foi comparado com
valores de espécies nativas, classificadas como
como madeiras de densidade leve, retirados do
banco de dados do IPT (1989). A TABELA 1, mostra os valores da densidade aparente dos
dados do IPT comparando com o valor do Populus deltoides.
Tabela 1:: Densidade aparente a 12% de umidade
umidade obtida do banco de dados do IPT para
espécies consideradas como madeira leve.
NOME CIENTÍFICO
Hura crepitans L.
Joannesia princips Vell.
Cecropia sp
Couroupita guianensis Aubi
Eryotheca pentaphylla (Vell).
Alchornea triplinervia (Spreng).
Podocarpus lambertii Kl.
Tetrorchidium rubrivenium Poepp.& Endl.
Simarouba versicolor St. Hill.
Didymopanax navarroi A.Samp.
Populus deltoides
NOME COMUM
Açacu
Boleiro
Imbaúba
Macacarecuia
Paineira
Tapiá
Pinho- Bravo
Peroba-D'água-Amarela
Caixeta
Mandioqueira
Álamo
Densidade g/m³
0,39
0,48
0,40
0,41
0,42
0,43
0,44
0,45
0,47
0,46
0,40
Fonte: IPT, 1989.
Figura 13:: Gráfico da densidade aparente a 12% de umidade de10 espécies nativas comparadas com
Populus deltoides. Fonte: O Autor, 2011.
40
A TABELA 1, com os dados do IPT estavam calculados com umidade de 15%. Por
essa razão foi preciso fazer uma correção dos valores do nível de umidade de 15% para
12%, para podermos melhor comparar os dados. Esta conversão foi realizada com ajuda
da seguinte formula citada por BROCHARD (1960):
12
Sendo:
=
<%
12
=1 + 100?
1+ %
100
D12 = densidade aparente, em g/m³, ao teor de umidade 12%;
DU% = densidade aparente, em g/m³, ao teor de umidade U%;
U% = teor de umidade, em %;
Por se tratar de uma espécie exótica o resultado da densidade aparente do Populus
deltoides, também foi comparado com algumas espécies exóticas conhecidas. A
comparação foi feita com valores obtidos na norma NBR 7190/97, anexo E, da tabela de
valores médios de madeiras dicotiledôneas nativas e de florestamento. Neste caso os
dados na NBR 7190/97 já se encontravam com valores médios para U= 12%, conforme
demonstra na TABELA 2.
Tabela 2: Densidade aparente a 12% de umidade para espécies exóticas, conforme a
norma NBR7190/97 (anexo E).
NOME CIENTIFICO
Eucalyptus alba
Eucalyptus dunnii
Eucalyptus grandis
Eucalyptus saligna
Eucalyptus urophylla
Pinus caribea var. caribea
Pinus caribea var.hondurensis
Pinus elliottii var.elliottii
Pinus taeda L.
Populus deltoides
Fonte: NBR 7190/97
NOME COMUM
E.Alba
E.Dunnii
E.Grandis
E.Saligna
E.Urophylla
Pinus caribea
Pinus hondurensis
Pinus elliottii
Pinus taeda
Álamo
Densidade g/m³
0,70
0,69
0,64
0,73
0,73
0,57
0,53
0,56
0,64
0,40
41
Figura 14:: Gráfico da densidade aparente a 12% de umidade de 09 espécies exótica Comparadas com
Populus deltoides. Fonte: O Autor, 2011.
Segundo SANHUEZA (1998), a madeira do Populus spp se qualifica como uma
madeira de baixa densidade como pode ver na TABELA 3.
Tabela 3:: Densidade da madeira
No estado verde
(g/cm³)
0,7 a 1,05
No estado seco
(12% de umidade)
(g/cm³)
0,30 a 0,55
Densidade básica
(g/cm³)
0,28 a 0,52
FONTE: SANHUEZA, 1998
Verifica-se
se que os resultados obtidos
obtidos no trabalho são coerentes, pois os dados
citados na TABELA 3 por SANHUEZA (1998), e a citação da FAO (2010), confirmam que
Populus deltoides é uma espécie que possui uma madeira com baixa densidade.
4.3 Estabilidade dimensional da madeira
A contração
o volumétrica máxima é sem dúvida um resultado importante para a
determinação de aptidão do uso da madeira de uma determinada espécie, mas junto
devemos obter os valores do fator anisotrópico e suas respectivas contrações lineares, nos
plano tangencial e radial.
adial. A contração volumétrica mede a variação de volume da madeira
de saturada a seca. Os resultados obtidos para a contração volumétrica em Populus
42
deltoides de 12 anos de idade com um lote de 20 corpos de prova apresentou um valor
médio de 11,93 e um desvio padrão de 1,20. O valor máximo e mínimo foi de 15,28 e
10,02, respectivamente. A contração volumétrica da referente espécie pode ser vista na
TABELA 4.
Tabela 4: Contração volumétrica
Corpo de prova
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
MÉDIA
DES.PADRÃO
Volume
saturado(cm³)
379,2476
375,1516
373,1914
393,6761
390,4035
389,4745
391,4923
379,2974
379,5025
380,4353
371,2560
390,4574
387,2346
379,7911
370,9805
381,3189
371,4446
371,4463
382,2209
379,6398
380,8831
7,42
Volume 0% de umidade
(cm³)
Contração volumétrica
(%)
330,7472
337,5716
329,7771
349,2794
346,5314
347,0189
350,2161
321,3498
326,2700
333,9149
331,2331
344,5513
343,4655
333,3452
323,2908
335,6937
329,4775
326,7759
335,7336
332,7332
335,4488
8,72
12,79
10,02
11,63
11,28
11,24
10,90
10,54
15,28
14,03
12,23
10,78
11,76
11,30
12,23
12,86
11,97
11,30
12,03
12,16
12,36
11,93
1,20
Fonte: O Autor, 2011.
O valor da anisotropia de contração linear é a relação entre o valor da contração
linear no plano tangencial com o valor da contração linear no plano radial. No presente
trabalho o valor médio da relação entre as contrações linear tangencial e radial da madeira
de Populus deltoides foi igual a 2,48 com um desvio padrão de 0,51. De posse destes
valores já é possível determinar a sua estabilidade dimensional fazendo uma comparação
com auxilio da TABELA 5 citada por KLITZKE & TOMASELLI (2000), de classificação da
madeira através do coeficiente de anisotropia.
43
Tabela 5: Coeficiente de anisotropia.
Coeficiente de Anisotropia
Qualidade da Madeira
< 1,5
Madeira muito estável
1,6 até 2,0
Média baixa
2,0 até 2,5
Média alta
> 2,6
Madeira muito instável
Fonte: KLITZKE & TOMASELLI (2000)
O Populus deltoides pode ser classificado, segundo a TABELA 5 citada por Klitzker e
Tomaselli (2000), como sendo uma madeira de média alta a muito instável, devido seu
valor médio de 2,48% do coeficiente de anisotropia e um desvio padrão de 0,51%, que
resulta em um intervalo de confiança entre 2,25 e 2,69%. Isto significa que sua utilização
como madeira serrada deve ser restrita a produtos de baixo valor agregado, pois sua
deformação é de grande magnitude.
Os valores de contração da madeira de Populus deltoides encontrados no trabalho
foram satisfatórios, pois os mesmos convergem para os dados de outros autores como
SANHUEZA (1998), que mostra os valores contidos na TABELA 6.
Tabela 6: Contração da madeira de Populus sp.
LITERATURA
CONTRAÇÃO
Radial
Tangencial
Volumétrica
FONTE: SANHUEZA, 1998.
%
3,4
8,0
11,4
TRABALHO
%
3,54
8,35
11,93
FONTE: O Autor, 2011.
Os resultados médios encontrados de contração no trabalho foram os seguintes;
valor médio de contração radial foi de 3,54 % com desvio padrão de 0,93; valor médio de
contração tangencial foi de 8,35% com desvio padrão de 0,60 e o valor médio de contração
volumétrica foi de 11,93% com desvio padrão de 1,20. Comparados com os dados citados
na TABELA 6, pode-se perceber que são bem parecidos. Possibilitando a utilização desta
madeira baseado nos valores encontrados conforme cita SANHUEZA (1998), para
utilização de moveis, brinquedos, pranchetas de desenho, caixas de jóias, utensílios de
cozinha, revestimentos internos como divisórias, lápis e embalagem diversas.
44
Ainda foi percebido que no momento em que os corpos de prova foram secos em
estufa a uma temperatura de 103° ± 2°C, até atingirem zero por cento de umidade, houv e
uma contração no sentido tangencial. Esta deformação apresentou um formato côncavo,
com um achatamento das duas extremidades do corpo de prova no sentido tangencial,
localizado no lenho primaveril. Cada camada de tecido lenhoso formado num período de
vegetação constitui um anel de crescimento. Sabe-se que uma análise dos anéis de
crescimento dá informações se a árvore apresenta incremento rápido (anéis largos) ou
incremento lento (anéis estreitos). Em um anel de crescimento típico, distinguem-se
normalmente duas partes: lenho inicial (lenho primaveril) e lenho tardio (lenho outonal).
A FIGURA 15, ilustra a contração no sentido tangencial e mostra com ficou vendo no
sentido longitudinal do corpo de prova.
Figura 15: Contração no sentido tangencial e vista no sentido longitudinal. Fonte: o autor, 2011.
No trabalho foram constatados que 06 corpos de prova tiveram contração no sentido
tangencial em forma de “canaleta”, conforme apresenta FIGURA 15.
A partir desta constatação foram feitas medições com corpo de prova a 0% de
umidade, onde se mediu normalmente o sentido tangencial e outra medição foi feita
medindo a parte da deformação. Comparando-se os as medições, a deformação média na
“canaleta” foi de 0,77 mm, variando entre 0,34 a 1,54 mm.
Observou-se que este efeito, foi localizado em corpo de prova com lenho primaveril
mais desenvolvido (LP+), comparativamente aos corpos de prova com lenho primaveril
menos desenvolvido (LP-). Considerou-se como mais desenvolvidos, o lenho primaveril
com espessura acima de 19,70 mm, conforme registro na TABELA 7.
45
Tabela 7: Espessura (mm) do lenho primaveril com maior (LP+) e menor (LP-)
desenvolvimento.
LP+ (mm)
21,43
21,20
20,62
19,70
21,19
19,76
20,65
LP- (mm)
18,24
18,58
18,11
19,27
16,88
15,84
17,31
13,78
16,10
16,51
16,59
16,84
16,43
16,83
16,95
Fonte: O Autor, 2011.
Observa-se que os corpos de prova que apresentaram defeito possuem maior média
de espessura, comparativamente àqueles sem defeitos. Esta constatação pode ser um
indicativo que o crescimento acelerado desta espécie pode gerar esse tipo de deformação
localizada.
4.4 Módulo de Elasticidade a Flexão Estática
Os resultados obtidos para o módulo de elasticidade em Populus deltoides de 12
anos de idade com um lote de 20 corpos de prova apresentou um valor médio de 7509
MPa (76591,80 kgf/cm²) e um desvio padrão de 768,3. O valor máximo e mínimo foi de
9101 MPa (92830,20 kgf/cm²) e 6085 MPa (62067,00 kgf/cm²), respectivamente.
Os valores médios obtidos dos ensaios mecânicos de flexão estática da madeira de
Populus deltoides na condição de 12% de umidade para força máxima de ruptura foi uma
média de 3504 N (357,30 kgf) e o desvio padrão de 460,8N (46,98 Kgf) com valor máximo
de 4080N (416,03 kgf) e o mínimo de 2679 N (273,17 kgf). Já para tensão máxima a media
46
foi de 50,48 MPa (514,89 kgf/cm²) com um desvio padrão de 7,050 e o valor máximo de
58,41MPa (595,78 kgf/cm²)
e o mínimo de 37,56 MPa (383,11kgf/cm²).
A FIGURA 16, ilustra o teste de flexão estática feito com corpo de prova da madeira
de Populus deltoides.
Figura 16: Teste de flexão. Fonte: O Autor, 2011.
Os dados da tabela 8 do IPT estavam calculados com umidade de 15%. Por essa
razão foi preciso fazer uma correção dos valores do nível de umidade de 15% para 12%,
para podermos melhor comparar os dados. Esta conversão foi realizada com ajuda da
seguinte expressão citada pela NBR 7190/97, que os resultados para a resistência devem
ser corrigidos pela expressão:
Sendo:
:12 = :u% 1 + 3
% − 12
100
f12 = valor desejado ao teor de umidade 12%;
fU% = valor encontrado em 15% de umidade;
1 = é uma constante;
U% = é a porcentagem de umidade a ser corrigida, no caso 15% de umidade;
12 = é o teor umidade desejada;
100 = é uma constante.
O valor obtido de flexão estática do Populus deltoides foi comparado com valores de
espécies nativas, classificadas como madeiras de densidade leve, retirados do banco de
dados do IPT (1989) e são mostrados na TABELA 8.
47
Tabela 8: Flexão estática-Madeira
Madeira nativa a 12% de umidade classificadas com densidade
baixa/IPT (1989).
Nome Científico
Nome Comum
Limite de
resistência
(kgf/cm²)
Limite de resistência
(MPa )
Hura crepitans L.
Açacu
Boleiro
Imbaúba
Macacarecuia
Paineira
Tapiá
Pinho- Bravo
614,76
644,19
672,53
632,20
396,76
541,73
656,18
60,27
63,16
65,93
61,98
38,90
53,11
64,33
Caixeta
Mandioqueira
Álamo
703,05
819,68
333,54
514,89
68,93
80,36
32,70
50,48
Cecropia sp
Tetrorchidium rubrivenium
Poepp.& Endl.
Populus deltoides
Fonte: IPT, 1989.
Figura 17:: Gráfico da flexão estática a 12% de umidade de 10 espécies nativas comparadas com Populus
deltoides. Fonte: O Autor.
Segundo SANHUEZA (1998), os valores médios de flexão estática dado em kgf/cm²
kg
variam de 300 a 800 kgf/cm² dependendo da espécie de Populus sp,, demonstrando assim
ass
que os valores encontrados no
no trabalho são coerente com que citam nas literaturas
publicadas.
É importante comentar que para os ensaios mecânicos todos os corpos de prova
p
devem estar isentos de defeitos conforme recomendações da NBR 7190/97, pois no
momento de fazer o teste de flexão ocorreu que um corpo de prova possuía uma galeria
48
causada por um coleóptero, identificado como Platypus sp, onde justamente por não ter
sido percebido este defeito o corpo de prova sofreu no momento do teste de flexão uma
ruptura e gerou os seguintes valores: força máxima de 1549,05 N (157,96 kgf) e tensão
máxima de 21,60 MPa (220,32 kgf/cm²) enquanto a média dos outros corpos de prova
foram de 3504 N (357,30 kgf) para força máxima e de 50,48 MPa (514,89 kgf/cm²) para
tensão máxima. A FIGURA 18 ilustra a ruptura no momento do teste de flexão do corpo de
prova sem defeito com ruptura normal e de um corpo de prova com defeito.
a
b
Figura 18: Corpo de prova: a) Com ruptura normal; b) Com defeito. Fonte: O autor, 2011.
4.5 Compressão Paralela às Fibras
A resistência à compressão paralela às fibras é dada pela máxima tensão que pode
ser aplicada a um corpo de prova até o aparecimento de ruptura ou de deformação. É
importante obter esses dados, pois a resistência é a aptidão da madeira em suportar
tensões.
Segundo a NBR 7190 (1997), a máxima tensão de compressão é dada pela força
aplicada em um corpo de prova com seção transversal quadrada de 5,0 cm de lado e 15,0
cm de comprimento, sendo dada por:
:co =
Sendo:
:co max
Fco,Máx = é a máxima força de compressão aplicada ao corpo de prova durante o
ensaio, em kgf;
A = é a área inicial da seção transversal comprimida, em cm²;
49
fco = é a resistência à compressão paralela às fibras, em kgf/cm².
Os resultados obtidos no trabalho para a compressão paralela às fibras em Populus
deltoides de 12 anos de idade com um lote de 20 corpos de prova apresentou um valor
médio para força máxima de 233,96 kgf/cm² (22,94 MPa) e um desvio padrão de 36,82
kgf/cm² (3,61 MPa ). O valor máximo e mínimo foi de 288,20 kgf/cm² (28,25 MPa) e 131,00
kgf/cm² (12,84 MPa ), respectivamente.
A FIGURA 19, ilustra o teste de compressão paralela às fibras, feito com corpo de
prova da madeira de Populus deltoides.
Figura 19: Teste de compressão paralela às fibras. Fonte: O Autor, 2011.
A TABELA 9 com dados do IPT estavam calculados com umidade de 15%. Por essa
razão foi preciso fazer uma correção dos valores do nível de umidade de 15% para 12%,
para podermos melhor comparar os dados. Esta conversão foi realizada com ajuda da
seguinte expressão citada pela NBR 7190/97, que os resultados para a resistência devem
ser corrigidos pela expressão:
Sendo:
:12 = :u% 1 + 3
% − 12
100
f12 = valor desejado ao teor de umidade 12%;
fU% = valor encontrado em 15% de umidade;
U% = é a porcentagem de umidade a ser corrigida, no caso 15% de umidade;
12 = é o teor umidade desejada;
100 = é uma constante.
50
O valor obtido de compressão paralela às fibras do Populus deltoides foi comparado
com valores de espécies nativas, classificadas como madeiras de densidade leve, retirados
do banco de dados do IPT (1989) e são mostrados
mostrado na TABELA 9.
Tabela 9:: Compressão paralela às fibras - Madeira nativa a 12% de umidade classificadas
com densidade baixa/IPT (1989).
Nome Científico
Nome Comum
Hura crepitans L.
Açacu
Boleiro
Imbaúba
Macacarecuia
Paineira
Tapiá
Pinho- Bravo
Caixeta
Mandioqueira
Álamo
Cecropia sp
Tetrorchidium rubrivenium Poepp.& Endl.
Populus deltoides
Limite de
Limite de
resistência(kgf/cm²) resistência(MPa)
296,48
313,92
330,27
385,86
238,71
280,13
353,16
336,81
406,57
333,54
233,96
29,07
30,78
32,38
37,83
23,40
27,46
34,62
33,02
39,86
32,70
22,94
Fonte: IPT, 1989.
Figura 20:: Gráfico de Compressão paralela às fibras a 12% de umidade de 10 espécies nativas comparadas
com Populus deltoides. Fonte: O Autor, 2011.
Segundo SANHUEZA (1998), os
os valores médios de compressão paralela às fibras
dado em kgf/cm² variam de 120 a 480 kgf/cm² dependendo da espécie de Populus sp,
demonstrando assim que os valores encontrados não trabalho estão coerente com os
dados citados nas literaturas publicadas.
51
Por se tratar de uma espécie exótica o resultado de compressão paralela às fibras
do Populus deltoides, também foi comparado com algumas espécies nativas e exóticas
conhecidas. A comparação foi feita com valores obtidos na norma NBR 7190/97, anexo E,
da tabela de valores médios de madeiras dicotiledôneas nativas e de florestamento. Neste
caso os dados na NBR 7190/97 já se encontravam com valores médios para U= 12%,
conforme demonstra na TABELA 10.
Tabela 10: Densidade aparente a 12% de umidade e limite de resistência a compressão.
NOME CIENTÍFICO
NOME COMUM
Densidade (g/m³)
Limite de resistência a
compressão (MPa)
Eucalyptus alba
Eucalyptus dunnii
Eucalyptus grandis
Eucalyptus saligna
Eucalyptus urophylla
Pinus caribea var. caribea
Pinus caribea var.hondurensis
Pinus elliottii var.elliottii
Pinus caribea var. bahamensis
Pinus taeda L.
Populus deltoides
Araucaria angunstifolia
Termilalia ssp
Cassia ferruginea
Cedrella spp
Pinus oocarpa shiede
Peltophorum vogelianum
Tabebuia serratifolia
Manikara spp
Hymenolobium ssp
Vochysia ssp
Goupia glabra
Eucalyptus maculata
Eucalyptus paniculata
Erisma uncinatum
E.Alba
E.Dunnii
E.Grandis
E.Saligna
E.Urophylla
Pinus caribea
Pinus hondurensis
Pinus elliottii
Pinus bahamensis
Pinus taeda
Álamo
Pinho do Paraná
Branquilho
Canafístula
Cedro doce
Pinus oocarpa
Guarucaia
Ipê
Maçaranduba
Angelin Ferro
Casca Grossa
Cupiúba
E. Maculata
E. Paniculata
Quarubarana
0,70
0,69
0,64
0,73
0,73
0,57
0,53
0,56
0,53
0,64
0,40
0,58
0,80
0,87
0,50
0,53
0,91
1,06
1,14
1,17
0,80
0,84
0,93
1,08
0,54
47,3
48,9
40,3
46,8
46,0
35,4
42,3
40,4
32,6
44,4
22,9
40,9
48,1
52,0
31,5
43,6
62,4
76,0
82,9
79,5
56,0
54,4
63,5
72,7
37,8
Fonte: NBR 7190/97
90,0
80,0
70,0
60,0
50,0
40,0
30,0
20,0
10,0
0,0
E.Alba
E.Dunnii
E.Grandis
E.Saligna
E.Urophylla
Pinus caribea
Pinus hondurensis
Pinus elliottii
Pinus bahamensis
Pinus taeda
Álamo
Pinho do Paraná
Branquilho
Canafístula
Cedro doce
Pinus oocarpa
Guarucaia
Ipê
Maçaranduba
Angelin Ferro
Casca Grossa
Cupiúba
E. Maculata
E. Paniculata
Quarubarana
Compressão(MPa)
52
Nome comum
Figura 21: Gráfico de Compressão paralela às fibras a 12% de umidade de espécies nativas e exóticas
obtidas da NBR 7190/97, comparadas com Populus deltoides. Fonte: O Autor, 2011.
90,0
Compressão(MPa)
80,0
y = 120x3 - 263,8x2 + 250,2x - 40,06
R² = 0,951
70,0
60,0
50,0
40,0
30,0
20,0
10,0
0,0
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
Densidade(g/cm³)
Figura 22: Gráfico de dispersão com dados de espécies nativas e exóticas obtidos da NBR 7190/97,
comparadas com Populus deltoides. Fonte: O Autor, 2011.
A FIGURA 22, demostra que os dados de compressão paralela às fibras da madeira
de Populus deltoides esta de acordo com as outras espécies, pois como podemos perceber
existe uma relação em que quanto maior é a densidade maior é a resistência a compressão
paralela às fibras. E madeira de Populus deltoides demostrou um valor baixo comparado
com outras espécies, indicando que a madeira não serve para fins estruturais.
53
5 CONCLUSÃO
O Populus deltoides além de apresentar uma madeira de densidade baixa e valores
de resistência mecânica baixa, os seus valores para coeficiente de retratibilidade e fator de
anisotropia foram altos, mostrando-se ser uma madeira com uso inadequado para fins
estruturais.
De acordo com os resultados obtidos nos testes físicos e mecânicos da madeira de
Populus deltoides e levando em conta as recomendações de utilização da madeira feita
pelo IPT (1989) das espécies nativas que se usa no trabalho para comparativos com a
madeira do álamo, e mais os dados mencionados pela FAO e por SANHUEZA (1998),
conclui-se que a madeira do Populus deltoides é recomenda para os seguintes usos:
•
Brinquedos;
•
Painéis aglomerados ou de partículas;
•
Painéis compensados;
•
Embalagens (caixotaria, palites, etc.);
•
Lápis;
•
Miolo de porta e painel;
•
Palitos (de fósforo, de sorvete, de dente, etc.);
•
Cavacos.
É importante obter maiores estudos sobre a deformação constatada em anéis de
crescimento primaveris com grande desenvolvimento. Esta constatação pode ser um
indicativo que o crescimento acelerado desta espécie pode gerar algum tipo de deformação
localizada, em madeira serrada.
Outro fator importante que requer atenção é o efeito do Platypus sp, que pode
comprometer a resistência da madeira. Da mesma forma, esse inseto prejudica a
aparência, quando da laminação da tora,restringindo sua utilização como capa.
54
6 REFERÊNCIAS
ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR7190:
Projeto de estruturas de madeira. Rio de Janeiro: ABNT, 1997.
CALIL. C. J., DIAS, A. A.; LAHR, F. A. R. Dimensionamento de Elementos
Estruturais de Madeira. 1. ed. Barueri, SP: Manole, 2003.
FAO. Poplars and willows of the world,with emphassis on silviculturally important
species. Roma, Itália, 2008.
FAO. Poplars and willows for rural livelihoods and sustainable development. Roma,
Itália, 2011.
FAO. Properties,processing and utilization. Roma, Itália, 2010.
FAO. The domestication and conservation of Populus genetic resources. Roma, Itália,
2009
GONZAGA, A. L. Madeira: Uso e conservação. Caderno técnico; 6, Brasilia, DF:
Iphan/Monumenta, 2006.
IPT – INSTITUTO DE PESQUISAS TECNOLÓGICAS DO ESTADO DE SÃO
PAULO: DIVISÃO DE MADEIRAS. Fichas de características das madeiras brasileiras.
São Paulo, 1989.
KLITZKE, J. R. & TOMASELLI, I. Secagem da Madeira. Canoinhas, SC:
Universidade do Contestado, 2000.
LEPAGE, E. S. Manual de Preservação de Madeiras. Volume 1, São Paulo, SP: Instituto
de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo/ Divisão de Madeiras,1986.
LOGSDON, N. B.; CALIL JUNIOR, C. Influência da Umidade nas Propriedades de
Resistência e Rigidez da Madeira, 2002.
LORENZI, Harry. Árvores Exóticas no Brasil: madeireiras, ornamentais e aromáticas.
Nova Odessa, SP: Instituto Plantarum, 2003.
55
MOURA, L. F. B. de, Manual do Técnico Florestal. Apostila do Colégio Florestal de Irati, 4
vol. Ilust, Campo Largo, Ingra S/A, 1986.
SANHUEZA, A. S. Cultivo Del alamo (Populus ssp.).Parte 2, Santiago, Chile:
Corporación Nacional Florestal,1998.
SERPA, P. N. Propriedades da madeira de Pinus elliotti. Revista da madeira. Curitiba, v.
14, n. 86, dez. 2004.
56
ANEXO A – Resultado do ensaio mecânico de flexão em Madeira de Populus
deltóides.
57
ANEXO B – Resultado do ensaio mecânico de flexão em Madeira de Populus
deltoides, apresentando o corpo de prova nº 6 com dano de Platypus sp, com
resultado baixo.
58
ANEXO C – Resultado do ensaio mecânico de compressão paralela às fibras.

CARACTERIZAÇÃO DAS PROPRIEDADES FÍSICAS E

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