Estimativa das características físico-mecânicas da madeira de três espécies florestais

1. INTRODUÇÃO

Segundo Gonçalez (2006), as propriedades físicas e mecânicas são fundamentais para a qualidade da madeira. Essa qualidade é determinada pela combinação das características físicas, mecânicas, químicas e anatômicas da árvore, que definem a melhor utilização do material em diferentes aplicações.

Segundo Oliveira (2003), atualmente, a caracterização das propriedades mecânicas da madeira é feita por meio da avaliação destrutiva dos corpos de prova, o que pode resultar em variação nos resultados devido a problemas na preparação dos corpos de prova ou a fatores como uma amostragem inadequada.

Segundo Stangerlin (2010), os métodos destrutivos, como a análise de resistência à evolução, flexão, tração e dureza, permitem uma avaliação aprofundada das propriedades físicas e mecânicas da madeira, que são fundamentais para sua utilização em projetos de construção.

De acordo com Panshin e De Zeeuw (1980), a resistência da madeira refere-se à sua capacidade de suportar cargas e forças, sendo intimamente relacionada à sua densidade. As propriedades mecânicas, que incluem as características de resistência, são geralmente determinadas em laboratório e podem ser usadas para dimensionar peças de madeira em estruturas. Sendo assim, é essencial conhecer as suas propriedades físicas ou mecânicas.

Segundo Panshin e De Zeeuw (1980), a densidade básica, em relação à idade da árvore, geralmente aumenta de forma rápida durante o período juvenil, depois de forma mais lenta até atingir a maturidade, quando tende a se estabilizar. Além disso, a madeira de lenho tardio apresenta densidade básica superior à do lenho juvenil. Esses mesmos autores afirmaram que a variabilidade da maioria das propriedades mecânicas da madeira pode ser estimada a partir da variação da densidade, mas também à ampla diversidade de espécies, o que permite atender às exigências tecnológicas dos mais variados setores da indústria madeireira.

Segundo Gonçalves (2009), o módulo de ruptura (MOR) e o módulo de elasticidade (MOE) são parâmetros essenciais, analisados em testes de flexão estática para avaliar a resistência mecânica da madeira. Dentre eles, o MOE se destaca na caracterização tecnológica, por expressar a rigidez do material ao ser submetido a forças aplicadas perpendicularmente ao seu eixo longitudinal.

Este estudo tem como objetivo analisar a variação das propriedades físico-mecânicas de duas espécies do gênero Eucalyptus e uma do gênero Corymbia. 

2. METODOLOGIA

Três espécies florestais foram utilizadas nos testes físico-mecânicos. O material, composto por lotes de madeira das espécies Eucalyptus dunnii, Eucalyptus tereticornis e Corymbia citriodora, foi fornecido pelo Laboratório de Propriedades Físicas e Mecânicas da Madeira da Universidade Federal de Pelotas.

Foram utilizadas madeiras isentas de defeitos, seguindo as seguintes dimensões para os corpos de prova (CP): 2,0 x 2,0 x 32,0 cm (radial x tangencial x longitudinal).

Primeiramente, os corpos de prova foram colocados em uma câmara climatizada que possui 20º C de temperatura e 65 % de umidade relativa do ar, até o teor de umidade de equilíbrio obter um valor de 12%.

Em seguida, com o auxílio de um paquímetro digital (com resolução de 0,01 mm) e de uma balança analítica (com resolução de 0,001 g), foram mensuradas as dimensões e a massa dos corpos de prova. A partir desses dados, calculou-se a massa específica aparente a 12% de umidade utilizando a equação: Mea_12%= (m_12%) / (v_12%), onde: Mea_12%: massa específica aparente a 12% de umidade; m_12%: massa a 12% de umidade; v_12%: volume a 12% de umidade.

Para a obtenção dos dados pelos métodos destrutivos, foram determinados os módulos de elasticidade (MOE) e de ruptura (MOR) por flexão estática, além da dureza Janka. Os testes foram realizados em uma máquina universal de ensaios mecânicos da marca EMIC, seguindo a norma ASTM D 143 – 94. Tanto o módulo de elasticidade, o módulo de ruptura, quanto a dureza Janka foram calculados diretamente pelo software da máquina.

O teste de dureza Janka mede o esforço, em megapascal (MPa), necessário para introduzir uma semiesfera de aço com 1 cm² de seção diametral. Para cada corpo de prova, foram realizadas quatro medições, e a média desses valores foi calculada posteriormente.

Com os dados em mãos, foram realizadas análises de variância para comparar as propriedades entre as espécies, além da verificação das correlações de Pearson para as propriedades mecânicas obtidas nos ensaios destrutivos, utilizando o software Statgraphics Centurion XV.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

A Tabela 1 apresenta os valores médios das variáveis avaliadas neste estudo, obtidos por meio de testes. Observa-se que essas propriedades apresentam variações significativas entre as espécies.

Tabela 1 – Valores médios obtidos para as variáveis em estudo.

Em que: *Significativo ao nível de 95% de confiança. MOE = Módulo de Elasticidade; MOR = Módulo de Ruptura; Mea = Massa Específica; dureza = dureza Janka; letras distintas indicam diferenças estatisticamente significativas ao nível de 95% de confiança no teste de HSD-Tukey.

Oliveira (1997) observou que madeiras de alta densidade apresentam maiores valores de MOE e MOR. Para a espécie Eucalyptus tereticornis, foram registrados valores de 11.104,00 MPa e 79 MPa para MOE e MOR, respectivamente, resultados que são semelhantes aos encontrados neste estudo.

Rodrigues (2002), obteve valores de massa específica aparente (Mea) de 0,99 g/cm³, 0,69 g/cm³ e 0,89 g/cm³ para as espécies Corymbia citriodora, Eucalyptus dunnii e Eucalyptus tereticornis, respectivamente. Em relação ao Módulo de Elasticidade (MOE), os valores foram de 18.421 MPa, 18.029 MPa e 17.198 MPa para as mesmas espécies, respectivamente. No entanto, observou-se uma correlação fraca ao comparar o MOE de Eucalyptus tereticornis com os resultados deste trabalho. As madeiras de Corymbia citriodora e Eucalyptus tereticornis apresentaram o maior e o menor módulo de elasticidade, respectivamente, sendo que a primeira espécie demonstrou maior resistência mecânica em comparação às outras.

De acordo com Ballarin (2012), os valores de massa específica aparente (Mea) foram de 0,98 g/cm³, 0,75 g/cm³ e 0,95 g/cm³ para as espécies Corymbia citriodora, Eucalyptus dunnii e Eucalyptus tereticornis, respectivamente, valores que são semelhantes aos encontrados neste estudo.

Tabela 2 – Correlação linear de Pearson entre as variáveis

Em que: *Significativo ao nível de 95% de confiança.

Panshin e De Zeeuw (1964), relataram uma forte correlação entre a densidade e as propriedades de resistência da madeira. Neste estudo, as propriedades mecânicas (MOR e MOE) apresentaram correlações positivas significativas com todas as propriedades físicas avaliadas.

Cruz et al. (2003), ao avaliar a variação das propriedades físicas e mecânicas da madeira de sete clones de Eucalyptus com idades de 5,5 e 10,5 anos em diferentes espaçamentos, observaram fortes correlações entre o MOR, o MOE e a densidade básica.

Lobão et al. (2004) afirmaram que a resistência mecânica é diretamente influenciada pela densidade, o que foi corroborado pelos dados obtidos neste estudo, conforme apresentado na Tabela 2.

4. CONCLUSÃO

Com base nos resultados obtidos, observou-se que há uma divergência significativa na caracterização das propriedades físico-mecânicas entre as espécies de um mesmo gênero. Essa variação destaca a importância de estudos detalhados para entender as características específicas de cada espécie, permitindo uma utilização mais eficiente e adequada de suas propriedades conforme a aplicação desejada.

A análise revelou que a espécie Corymbia citriodora apresentou os maiores valores para as propriedades físico-mecânicas avaliadas, como o Módulo de Elasticidade (MOE) e o Módulo de Ruptura (MOR), quando comparada com as outras espécies. Esses resultados indicam que Corymbia citriodora possui uma maior resistência mecânica e durabilidade, o que pode torná-la mais adequada para aplicações que exigem maior desempenho estrutural, como na construção civil e em produtos de alto impacto.

Esses resultados reforçam a necessidade de um estudo mais aprofundado das propriedades de diferentes espécies de madeira, com o objetivo de otimizar o uso da matéria-prima e garantir maior eficiência na utilização dos recursos florestais.

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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BALLARIN, Adriano Wagner; ALMEIDA, Pedro; PALMA, Hernando Lara. Estimating hardness of eucalyptus wood with a portable hardness tester. In: World Conference on Timber Engineering 2012, WCTE 2012. 2012. p. 71-74.

CRUZ, C. R.; LIMA, J. T.; MUNIZ, G. I. B. Variações dentro das árvores e entre clones das propriedades físicas e mecânicas da madeira de híbridos de Eucalyptus. Revista Scientia Forestalis, n.64, p.33-47, 2003. 

Gonçalez JC, Breda LC, Barros JFM, Macedo DG, Janin G, Costa AFC et al. Características tecnológicas das madeiras de W.Hill ex Maiden e F. Muell visando ao seu aproveitamento na indústria moveleira. Eucalyptus grandisEucalyptus cloeziana. Revista Ciência Florestal 2006; 16(3): 329-341. 

GONÇALVES, F. G.; OLIVEIRA, J. T. S.; LUCIA, R. M. D.; SARTORIO, R. C. Estudo de algumas propriedades mecânicas da madeira de um híbrido clonal de Eucalyptus urophylla X Eucalyptus grandis. Revista Árvore, Viçosa, v. 33, n. 3, p. 501-509, 2009.

LOBÃO, M. S. et al. Caracterização das propriedades físico-mecânicas da madeira de eucalipto com diferentes densidades. Revista Árvore, v.28, n.6, p.889-894, 2004.   

OLIVEIRA, JT da S. et al. Caracterização da madeira de sete espécies de eucaliptos para a construção civil: avaliações dendrométricas das árvores. Scientia forestalis, v. 56, p. 113-124, 1997.

OLIVEIRA, F. G. R.; CANDIAN, M.; LUCCHETTE, F. F.; CALIL JÚNIOR,  C.;  SALES,  A.  Avaliação  de  propriedades  mecânicas  de  madeira  por  meio  de  ultra-som.  In:  PAN  AMERICAN  CONFERENCE FOR NONDESTRUCTIVE TESTING, 3., 2003, Rio de Janeiro. Anais… Rio de Janeiro: Pan American Conference for Nondestructive Testing, 2003. 5p

PANSHIN, A. J.; DE ZEEUW, C. Textbook of wood technology. 2.ed. New York: McGraw Hill, 1964. v.1. 643p. 

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RODRIGUES, R. A. D. Variabilidade de propriedades físico-mecânicas em lotes de madeira serrada de eucalipto para construção civil. 2002. 76 f. 2002. Tese de Doutorado. Dissertação (Mestrado)–Universidade de São Paulo, São Paulo, SP.

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