UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSOCAMPUS UNIVERSITÁRIO DE ALTA FLORESTADEPARTAMENTO DE ENGENHARIA FLORESTAL

AVALIAÇÃO NO TEOR DE UMIDADE DAS ESPÉCIES FLORESTAIS Apuleia leiocarpa (Amarelinho) e Simarouba amara(Marupá)

ALTA FLORESTA-MT

Setembro de 2013

EDVALDO SANTANA DE ARAUJO

JUNIOR VIERO

LETICIA MORAES TEIXEIRA

LILIAN DOS SANTOS SANTANA DE ARAUJO

LUCAS ROGÉRIO

TIAGO CEZAR DOS SANTOS

AVALIAÇÃO NO TEOR DE UMIDADE DAS ESPÉCIES FLORESTAIS Apuleia leiocarpa (Amarelinho) e Simarouba amara(Marupá)

Trabalho apresentado a Universidade do Estado de Mato Grosso, como requisito parcial para aprovação na disciplina de Propriedades físicas e mecânicas da, sob orientação da Profª Marlize Reffatti Zinelli.

ALTA FLORESTA-MT

Setembro de 2013

Sumário

1. INTRODUÇÃO 3

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 5

2.1 Umidade 5

2.2 Massa específica (densidade) 5

2.3 Contração e inchamento volumétrico 6

2.3.1 Inchamento volumétrico 6

2.3.2 Contração volumétrica 6

2.4 Características das espécies 7

2.4.1 Espécie florestal: Apuleia leiocarpa (Vogel) J. F. Macbr. (amarelinho) 7

2.4.2 Espécie florestal: Simarouba amara Aubl. (Marupá) 7

3. METODOLOGIA 8

4. RESULTADOS E DISCUSSÕES 9

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS 10

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 11

1. INTRODUÇÃO

A eficiente utilização de um material, principalmente para fins estruturais, esta condicionada ao conhecimento de suas propriedades físico mecânicas, entre outras, tanto no que se refere aos aspectos de segurança, quanto às de economicidade. A variabilidade entre os valores obtidos por uma mesma propriedade ocorre em todas as espécies, a madeira sendo material originário de um ser vivo que nasce e cresce sob condições geográficas e climáticas não controladas mostra uma variação bem maior nas suas propriedades, (IBAMA, 1993).

As propriedades físicas das espécies de madeira são determinadas por meio de ensaios padronizados em amostras sem defeito (para se evitar a incerteza dos resultados obtidas com peças com defeito), (PFEIL, W.; PFEIL, M., 2003)

A madeira é um material higroscópico, que por usualmente estar sujeito a alterações no teor de umidade em função das variáveis do meio ambiente, ela está quase sempre perdendo ou ganhando umidade para atingir o estado de equilíbrio com a atmosfera, refletindo diretamente na sua densidade, representando a porcentagem de água contida nos espaços intercelulares, nas paredes celulares e da água que participa da constituição química da madeira. Como conseqüência obvia a massa especifica real varia conforme o teor de umidade até atingir o limite higroscópico com o ambiente, representando a partir desse ponto a massa especifica do material lenhoso que constitui a madeira, (MORESCHI, J. C, 2005).

O controle do teor de umidade da madeira é indispensável para que possamos fazer seu manejo de maneira adequada, evitando o desenvolvimento de defeitos como empenamentos, arqueamentos e torções, uma vez que os maiores defeitos que ocorrem em madeiras beneficiadas decorrem de sua utilização antes da mesma atingir seu ponto de equilíbrio com o ambiente. Assim o presente trabalho teve como objetivo a determinação média do teor de umidade das espécies Apuleia leiocarpa (Amarelinho) e Simarouba amara Aubl. (Marupá) visando uma estimativa cronológica para estabilização da mesma em métodos laboratoriais de secagem em estufa.

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 Umidade

A madeira, proveniente de árvores recém-abatidas, apresenta alto teor de umidade, que tende a reduzir-se espontânea e lentamente à medida que as toras aguardam o desdobramento inicial. Após o desdobro, a umidade continua a diminuir com maior ou menor rapidez em função da espécie vegetal, das condições ambientais, das dimensões das peças e do empilhamento utilizado. Entretanto, o processamento final só deve ser efetuado quando a umidade atingir valores inferiores a 30%. (GALVÃO, A. P. M.; JANKOWSKY, I. P, 1985).

Teor de umidade de uma madeira é a relação entre o peso da água contida no seu interior e o seu peso no estado completamente seco, esta relacionada com as propriedades de resistência da madeira (propriedades mecânicas), com a maior ou menor facilidade em trabalhar com este material (trabalhabilidade), com seu poder calorífico e suscetibilidade a fungos. Sendo o teor de umidade da madeira dependente da temperatura e da umidade relativa do ar em que ela se encontra, ele é considerado uma variável afetada por fatores externos da madeira (MORESCHI, J. C, 2005).

Dentre os benefícios obtidos com a secagem da madeira podemos citar:

  • Redução do peso da madeira, o que reduz o custo do transporte;

  • Menor variação nas dimensões, proporcionando as peças de madeira maior precisão e desempenho nos serviços;

  • Melhora a fixação de produtos aplicados na madeira, como vernizes e tintas;

  • Reduz o ataque de patógenos;

  • Proporciona melhor qualidade das juntas de colagem;

  • Aumenta a resistência mecânica.

2.2 Massa específica (densidade)

Segundo Moreschi, a massa específica constitui uma das propriedades físicas mais importantes da madeira, pois dela dependem a maior parte de suas propriedades físicas e tecnológicas, servindo na prática como uma referência para a classificação da madeira. A densidade é um reflexo fiel da quantidade de matéria lenhosa por unidade de volume ou, de forma inversa, do volume de espaços vazios existentes na madeira.

A densidade aparente é medida relacionando-se volume e massa, medidos com a madeira em 12% de umidade, enquanto a densidade básica é medida com a madeira após secagem em estufa, (CARVALHO, A. M.; SILVA, B. T. B.; LATORRACA, J. V. F, 2010).

As madeiras de maior peso especifico apresentam maior resistência, o que se explica pela existência de maior quantidade de madeira por unidade de volume, (PFEIL, W.; PFEIL, M., 2003)

2.3 Contração e inchamento volumétrico

2.3.1 Inchamento volumétrico

As madeiras sofrem uma mudança de volume com a variação da umidade entre 0% e o ponto de saturação das fibras (30%), sendo a variação dimensional aproximadamente linear, o fenômeno é mais importante na direção tangencial, sendo que a redução da umidade de 30% até 0%, o inchamento tangencial varia de 5% a 10% da dimensão verde, conforme as espécies (PFEIL, W.; PFEIL, M, 2003).

O aumento de volume (inchamento) deve-se principalmente à inclusão de moléculas de água nos espaços submicroscópicos, entre as micelas (feixes formados por moléculas de celulose) e nas suas regiões amorfas, afastando-as e, conseqüentemente, alterando as dimensões da madeira. O inchamento máximo de uma madeira é dado pela diferença entre suas dimensões no estado saturado de umidade (≥ PSF) e no estado absolutamente seco (0%U), relacionadas às dimensões a 0% U (MORESCHI, J. C, 2005).

2.3.2 Contração volumétrica

A diminuição do volume (contração) deve-se à retirada das moléculas de água dos espaços submicroscópicos mencionados, ocasionando a aproximação das micelas e das moléculas que as constituem, e a conseqüente retração da madeira. A contração volumétrica máxima de uma madeira é dada pela diferença entre as dimensões no estado saturado de umidade e no estado absolutamente seco, em relação às dimensões da madeira no estado saturado de umidade (MORESCHI, J. C, 2005).

2.4 Características das espécies

2.4.1 Espécie florestal: Apuleia leiocarpa (Vogel) J. F. Macbr. (amarelinho)

Apuleia leiocarpa (Vogel) J. F. Macbr., conhecida como amarelinho, grápia, é uma espécie florestal com importância ecológica e ornamental, pertencente à família Caesalpiniaceae, planta decídua, heliófita ou de luz difusa, indiferente as condições físicas do solo. É espécie da floresta clímax, raramente ocorrendo em formações secundárias abertas. Atinge cerca de 25-35m de altura, com tronco de 60-90 cm de diâmetro e madeira moderadamente pesada (densidade 0,83 g/cm³), dura, fácil de trabalhar, de longa durabilidade, podendo ser atacada por cupins, empregada em marcenaria, esquadrias, carrocerias, trabalhos em torno e para a construção civil, como vigas, ripas, caibros, tabuas e tacos (LORENZI, 2000).

É uma espécie que apresenta ampla distribuição geográfica no território brasileiro, do Pará até o Rio Grande do Sul, porém atualmente se acha bastante descontínua, devido à devastação intensa das matas e à falta de reposição através do reflorestamento sendo muito explorada e provavelmente, está ameaçada de extinção (LORENZI, 2000).

2.4.2 Espécie florestal: Simarouba amara Aubl. (Marupá)

A espécie Simarouba amara pertencente à família Simaroubaceae, conhecida popularmente como Aruba, Caixeta (ES), Marubá, Marupá-verdadeiro, Marupaúba, Paraíba, Simaruba, além de marupá, planta semidecídua, heliófita, seletiva higrófita, característica da floresta pluvial, sua altura varia entre 15 e 25m, tronco de 50-80 cm de diâmetro, madeira considerada leve, (densidade 0,38 g/cm³), fácil de trabalhar, pouco compactada, de baixa resistência ao apodrecimento quando exposta. Sua ocorrência acontece desde região Amazônica, sul da Bahia, Espírito Santo e Rio de Janeiro. (LORENZI, 2000).

A espécie é uma alternativa econômica em algumas regiões, pois sua madeira de média densidade pode ser utilizada para forros, tabuado em geral, caixotaria, entre outros; e possui propriedades insetífugas, sendo aproveitada na confecção de caixas para guardar documentos e outros materiais preciosos. A árvore além de ornamental e útil para o paisagismo é também empregada em reflorestamentos homogêneos destinados à exploração de celulose. Seus frutos são avidamente consumidos por várias espécies de pássaros. Como planta de rápido crescimento e tolerante à luz direta, é útil para plantios mistos em áreas degradadas de preservação permanente (LORENZI, 2000).

3. METODOLOGIA

O presente trabalho teve como corpo de estudo as espécies arbóreas Apuleia leiocarpa (Amarelinho) e Simarouba amara Aubl. (Marupá), ambas coletadas em madeireiras do município de Alta Floresta – MT. As madeiras encontravam-se em condições de armazenamento ao ar livre, sob empilhamento, em seguida foram direcionadas para o laboratório de madeira da Universidade do Estado de Mato Grosso – UNEMAT-, onde foram submetidas à serragem retirando duas amostras de cada espécie com 2 cm de largura contabilizando a partir do centro 30 cm para a direita e 30 cm para a esquerda, livre de defeitos e em predominância de lenho adulto.

Na determinação do volume foi utilizado o método estereométrico através das dimensões da amostra, sendo realizado um preparo dos corpos-de-prova: superfícies lisas, lados paralelos, ausência de fendas, etc. Com as amostras utilizou-se um escalímetro para a determinação de todas as dimensões da amostra avaliada (radial, tangencial e longitudinal), através da fórmula V = Dr x Dt x Dl, onde se obteve o volume total da amostra.

As quatro amostras foram pesadas obtendo-se o peso inicial da madeira, ou seja, peso úmido, em seguida foram levadas a uma estufa sendo pesadas em um período de 3 em 3 horas, totalizando 8 pesagens dias até a estabilização do teor de umidade. Ao final das pesagens foi obtido o peso final ou seco das amostras.

Na obtenção do teor de umidade foram calculadas as médias entre as duas peças analisadas de cada espécie, utilizando o peso úmido (Pu) e o peso seco (Po) como demonstra a fórmula abaixo:

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

Para determinação do coeficiente de contração empregou-se os valores em médias do volume inicial (Vu) e volume final (Vo) corresponde à fórmula:

Contração volumétrica: βv= Vu – Vo / Vu x 100 (%)

Os valores de inchamento volumétrico foram obtidos através das médias dos volumes iniciais e finais:

Inchamento volumétrico: αv= Vu – Vo / Vo x 100 (%)

O teor máximo de umidade de uma madeira depende da massa específica aparente que, conseqüentemente, é distinta para cada espécie florestal sendo calculado pela fórmula:

U max = 0,28 + [ (1,50 – ro) / (1,50 x ro) ] x 100 (%)

A massa especifica aparente por sua vez foi determinada pela fórmula:

Densidade: R = P / V (g / cm3), representando a quantidade de matéria lenhosa por unidade de volume.

4. RESULTADOS E DISCUSSÕES

O tempo de secagem em estufa, a temperaturas de 101-102°C, foi de 31 horas, para completa estabilização de pesagens de ambas as espécies Apuleia leiocarpa (Amarelinho) e Simarouba amara Aubl. (Marupá), as mesmas apresentaram moderada tendência ao torcimento.

As propriedades físicas das espécies, obtidas por método de pesagens apresentaram variação correspondente ao seu teor de umidade, refletindo, portanto nos valores das demais propriedades, como demonstra a tabela abaixo.

Tabela 1: Valores médios das propriedades físicas

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TU αv βv r-0 r-17,6 TU Max. S. TU Max. Um.

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Apuleia leiocarpa 17,6 13 % 11,5 % 0,60 g/cm³ 0,70 g/cm³ 104% 128%

Simarouba amara 16,3 11,7 % 9,95 % 0,40 g/cm³ 0,50 g/cm³ 101% 211%

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Em que: Tu: teor de umidade; αv: coeficiente de inchamento; βv: coeficiente de contração; r-0: massa especifica aparente a 0% de umidade; r-17,6 massa especifica aparente a 17,6% de umidade; TU max.s.: teor de umidade máximo em amostra seca; TU max. um.: teor de umidade máximo em amostra úmida.

Nos resultados obtidos constatou-se que as espécies, Apuleia leiocarpa eSimarouba amara, apresentam densidade semelhantes, e que seus valores após submetidos a secagem em estufa não apresentaram grandes variações, isso porque os valores de umidades encontrados são considerados baixos.

Massa específica é uma das propriedades físicas mais importantes da madeira, pois dela dependem a maior parte de suas propriedades físicas, sendo assim como os valores de massa especifica apresentaram-se semelhante entre as duas espécies os demais valores também não apresentaram diferenças significativas.

Segundo a tabela 1, os valores de r-0 e r-17,6 para a espécie Apuleia leiocarpa são 0,60% e 0,70% respectivamente, e para a espécie Simarouba amara, são 0,40% e 0,50%. Valor semelhante foi encontrado para a primeira espécie, sendo 0,83% (LORENZI, 2000). Slooten & Souza (1993) obtiveram uma massa específica de 0,43 g/cm³ a 12% de teor de umidade, para a segunda espécie.

Em relação ao βv, os resultados são de 11,5 %, para a espécie Apuleia leiocarpa, que condiz com dados de IPT, 2003 sendo de 14,0%, e9,95 % para a espécie Simarouba amara é de 8,3 (IBAMA, 1997).

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS

O experimento demonstrou que através do método estereométrico é possível avaliar os efeitos da secagem de madeira, mesmo sendo um experimento em pequena escala e com pouca variação pode-se ter a noção necessária para o aprendizado e também se verificar a importância da umidade e sua influência nos resultados finais.

A umidade é uma importante propriedade da madeira. Exerce influência sobre todos os demais fatores como: contração, inchamento, densidade da madeira entre outros.

Na prática, o teor de umidade irá influenciar no custo do transporte, no beneficiamento da madeira, na fixação de produtos químicos, entre outros. Isso demonstra a grande influência desta propriedade nos produtos de origem florestal.

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

CARVALHO, A. M. de; SILVA, B. T. B. da; LATORRACA, J. V. de F. Avaliação da Usinagem e Caracterização das Propriedades Físicas da Madeira de Mogno Africano (Khaya ivorensis A. Chev.). Revista Cerne, Lavras, v. 16, suplemento, p. 106-114, 2010.

GALVÃO, A. P. M.; JANKOWSKY, I. P. Secagem racional da madeira. São Paulo: Nobel, 1988. 111 p.

HENICKA, G. S; BRAGA, L. F; SOUSA, M.P, CARVALHO, M. A. C.Germinação de sementes de Apuleia leiocarpa (Vogel.) J. F. Macbr.: temperatura, fotoblastismo e estresse salino.Revista de Ciências Agro-Ambientais, Alta Floresta-MT, v.4, n.1, 2006.

IBAMA. Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis. Amostragem e propriedades físico-mecânicas de madeiras amazônicas. Brasília, 1993. 103p.

IBAMA. Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis. Madeiras da Amazônia: características e utilização, vol. 3 Brasília, 1997. 103p.

INSTITUTO DE PESQUISAS TECNOLÓGICAS – IPT, Madeira: Uso Sustentável na Construção Civil. São Paulo, 2003.

LORENZI, H. Árvores brasileiras: Manual de identificação e cultivo de plantas arbóreas nativas do Brasil, vol. 1 3 ed /Nova Odessa, SP: Instituto Plantarum, 2000.

MORESCHI, J.C. Propriedades tecnológicas da madeira. Curitiba: UFPR, 2005. 169p. (Manual didático)

PFEIL, W.; PFEIL, M. Estruturas de madeira.Editora LTC.6ª ed. 2003. 224p\

SLOOTEN, H.J. van der; SOUZA, M.R. de. Avaliação das espécies madeireiras da Amazônia selecionadas para a manufatura de instrumentos musicais. Manaus: INPA, 1993. 123 p.

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