UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS Curso de Engenharia Industrial Madeireira

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS Curso de Engenharia Industrial Madeireira Monografia de graduação Qualidade da madeira serrada de Eucalyptus grandis, procedente da região Sul do Rio Grande do Sul César Augusto Schimulfening Coelho Pelotas, 2010

2 CÉSAR AUGUSTO SHIMULFENING COELHO QUALIDADE DA MADEIRA SERRADA DE Eucalyptus grandis, PROCEDENTE DA REGIÃO SUL DO RIO GRANDE DO SUL Trabalho Acadêmico apresentado ao Curso de Engenharia Industrial Madeireira da Universidade Federal de Pelotas, como requisito parcial à obtenção do título de Engenheiro Industrial Madeireiro. Orientador: Prof. Dr. Darci Alberto Gatto Pelotas,

3 Banca examinadora: Darci Alberto Gatto (Faculdade de Engenharia Agrícola UFPel) Rita de Cássia Fraga Damé (Faculdade de Engenharia Agrícola UFPel) Luiz Fernano Spinelli Pinto Lopes (Faculdade de Agronomia UFPel) 3

4 UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS CURSO DE ENGENHARIA INDUSTRIAL MADEIREIRA A comissão Examinadora, abaixo assinada, aprova a monografia QUALIDADE DA MADEIRA SERRADA DE Eucalyptus grandis, PROCEDENTE DA REGIÃO SUL DO RIO GRANDE DO SUL Elaborado por César Augusto Schimulfening Coelho como requisito parcial para a obtenção do título de Engenheiro Industrial Madeireiro COMISSÃO EXAMINADORA: Darci Alberto Gatto, Dr. (Presidente/Orientador) Luiz Fernando S. Pinto, Dr. (1º examinador) Rita de Cássia Fraga Damé, Dr. (2º examinador) Pelotas, de

5 DEDICO Aos meus queridos e amados: pais, Néri e Nelci; filha, Carolina. 5

6 AGRADECIMENTOS A realização desse trabalho só foi possível graças à colaboração direta ou indireta de muitas pessoas. Manifesto minha gratidão a todas elas e de forma particular: À Deus, pela vida; À Universidade Federal de Pelotas, pela oportunidade cedida; À minha família, por sempre me apoiar e incentivar; Aos professores, Darci Alberto Gatto e Luiz Fernando Spinelli Pinto orientadores, por todo apoio, atenção e ensinamentos prestados e pela amizade intensificada pelo convívio; A Empresa Lipyttus, pela doação do material em estudo; Aos amigos, pelo apoio, pelas lições de vida e estímulo que tornaram mais agradável essa jornada, que direta e indiretamente contribuíram de alguma forma nessa caminhada. 6

7 Resumo COELHO, César Augusto Schimulfening. Qualidade da madeira serrda de Eucalyptus grandis, procedente da região Sul do Rio Grande do Sul f. Trabalho de Conclusão de Curso Curso de Engenharia Industrial Madeireira. Universidade Federal de Pelotas. O presente trabalho objetivou a classificação da madeira serrada Eucalyptus grandis procedente de uma serraria na Região Sul do Rio Grande do Sul. Para cada uma das três classes diamétricas utilizadas, foram selecionadas 3 toras, totalizando 9. A partir disso, realizou-se o processo de desdobro para a confecção das peças de madeira de acordo com as especificações dimensionais da serraria. O estudo da madeira serrada deu-se em razão da mensuração de defeitos naturais, defeitos de desdobro, defeitos de secagem, teor de umidade e, conseqüentemente, classificação de acordo com a norma de madeira serrada de eucaliptos(abnt, 2002). Como principais resultados verificaram-se a obtenção de um maior rendimento no desdobro de toras de maior diâmetro, como também, uma variação entre as espessuras superior e inferior das tábuas, porém dentro dos limites aceitáveis, tanto para a empresa como pela norma utilizada como referência. A ocorrência de nós foi visível, com destaque para nós do tipo firme, freqüentemente mais encontrados. Para outros defeitos naturais destacou-se as gomas. Já em relação aos defeitos de secagem, sobressaiu-se a ocorrência de encanoamento, e pequenos índices de rachaduras, enquanto o arqueamento e o encurvamento não apresentaram valores que poderiam desclassificar a madeira mais que os padrões conhecidos. Por fim, a madeira desdobrada classificou-se, em sua maioria, como de 5 classe pelo fato da grande proporção de nós e seus elevados diâmetros, como também, as gomas e os defeitos de encanoamento. Palavras-chave: Eucalipto; desdobro; classificação. 7

8 Abstract Sawn timber quality of Eucalyptus grandis coming from the South Region of Rio Grande do Sul. This work aimed the classification of Eucalyptus grandis sawn timber proceeding of sawmill in South Region of Rio Grande do Sul. For each of the three diameter classes used, were selected three logs, amounting nine logs. From this, realized sawing methods to making of wood pieces according with dimensional specifications of sawmill. The study of sawn timber was made by measuring of natural defects, sawing defects, drying defects, moisture content and, consequently, classification according eucalyptus sawn timber standards ABNT (2002). As the main results there was the obtainment of higher yield in sawing logs of larger diameter and a variation between upper and lower thicknesses of wood pieces, but within acceptable limits, both for the sawmill as the standard used. The knots occurrence was visible, especially unsound knots frequently more visible. For others natural defects emphasized marked presence of pitch pockets. Already for drying defects, marked occurrence of cup and low indices of cracks, while bow and crook did not show values that could disqualify the wood more than standards. Finally, sawn timber of was classified, mostly, as the fifth class because significant occurrence of knots proportion and diameters, also pitch pockets and cup defects. Keywords: eucalyptus; sawing; classification 8

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10 Lista de figuras Figura 1- Mapa do Rio Grande do Sul em miniatura e em destaque a região do banhado do Taim...29 Figura 2- Fluxograma do maquinário da empresa...31 Figura 3- Ponto de medição das peças desdobradas...33 Figura 4- Defeitos da madeira...35 Figura 5- Tábua apresentando um furo de inseto...36 Figura 6- Tábua apresentando defeito de arqueamento...38 Figura 7- Tábua apresentando defeito de encurvamento...39 Figura 8- Tábua apresentando defeito de encanoamento...40 Figura 9- Tábua apresentando defeito de esmoado...41 Figura 10- Tábua apresentando defeito de rachadura...42 Figura 11- Tipos de nós encontrados...50 Figura 12- Quantidade de gomas por tábua...51 Figura 13- Classes de qualidade

11 Lista de tabelas Tabela 1 - Propriedades físicas da madeira de Eucalyptus grandis...17 Tabela 2 - Propriedades mecânicas da madeira de Eucalyptus grandis Tabela 3 Seleção das toras de Eucalyptus grandis em três classes diametricas para desdobro...32 Tabela 4- Normas da madeira serrada de eucaliptos...45 Tabela 5- Rendimentos médios por classe diamétrica...46 Tabela 6- Valores médios das espessuras, conforme a posição...48 Tabela 7- Valores médios das espessuras ao longo da peça...49 Tabela 8- Análise dos empenamentos...52 Tabela 9- Análise das rachaduras, antes e pós secagem...55 Tabela 10- Teor de umidade da madeira seca ao ar livre

12 Sumário 1 INTRODUÇÂO OBJETIVOS Objetivo geral Objetivos específicos REVISÃO DE LITERATURA Caracterização da madeira de Eucalyptus grandis Desdobro Defeitos Defeitos naturais Grã espiralada Furos de insetos Nós Variabilidade Tensões de crescimento Defeitos de desdobro Defeitos de secagem Colapso Rachaduras Empenamentos Secagem ao ar livre MATERIAIS E MÉTODOS Caracterização da área de estudo Caracterização da área de desdobro Seleção das toras para desdobro Volume real das toras..., Desdobro das toras Rendimento Medição das dimensões Medição e quantificação dos defeitos Defeitos naturais Nós

13 Furos de insetos Quantificação da mêdula Defeitos de secagem Arqueamento Encurvamento Encanoamento Esmoado Rachaduras Construção da pilha Determinação do teor de umidade Analise estatistica dos dados Classificação quanto a qualidade da madeira serrada RESULTADOS E DISCUSSÃO Avaliação do rendimento em madeira serrada Avaliação das dimensões Avaliação dos defeitos independentes da secagem Avaliação dos defeitos dependentes da secagem Determinação da umidade Determinação da qualidade da madeira CONCLUSÕES REFERÊNCIAS ANEXOS

14 1 INTRODUÇÃO O eucalipto foi descoberto pelos ingleses na Austrália, em Algumas publicações fazem referência também à Nova Zelândia, à Tasmânia e a ilhas vizinhas. A disseminação de sementes de eucaliptos no mundo começou no início do século XIX. Na América do Sul, o primeiro país a introduzir o eucalipto foi o Chile em 1823 e, posteriormente, a Argentina e o Uruguai, por volta de 1850, países como Portugal, Espanha e Índia começaram a plantar o eucalipto. As primeiras mudas chegaram ao Brasil em 1868, sendo que a introdução do gênero tomou impulso no início do século XX. O eucalipto possui rápido crescimento, alta produtividade, ampla diversidade de espécies, grande capacidade de adaptação e é aplicado em diferentes processos e com diversas finalidades, como produção de celulose, papel, postes, energia, chapas, lâminas, compensados, aglomerados, carvão vegetal, madeira serrada, móveis, além de outros produtos como óleos essenciais e mel, alcançando grande importância econômica para o País. A madeira dos troncos e dos galhos mais grossos é muito utilizada em carpintaria, fornecendo caibros, dormentes de estradas de ferro, postes, mourões para cercas, lenha e celulose para a fabricação de papel. Dessa forma, é essencial o melhoramento da qualidade dessa madeira, para a obtenção de produtos finais que possam adquirir espaço no mercado e proporcionar a satisfação dos consumidores. Dentre algumas táticas utilizadas para melhorar a qualidade final da matéria-prima, existem as técnicas de desdobro das toras de madeira, visando uma otimização máxima desse produto, ou seja, buscando um alto rendimento e eficiência. Por outro lado, a falta de investimentos na região Sul do Rio Grande do Sul, torna-se visível em função da precariedade dos maquinários utilizados pelas serrarias que desdobram essa madeira, bem como da falta de mão de obra qualificada para obtenção do produto final desejado, visto que, o desdobro principal da tora dependerá diretamente da decisão humana para a escolha do melhor lado de corte. Baseado nesses aspectos fica claro a necessidade do melhoramento tecnológico e estrutural das serrarias, de forma a obter maior qualidade e 14

15 menor custo dos produtos manufaturados, ocasionando o aumento pela busca desses materiais e consequentemente a melhoria do pólo madeireiro na região. Devido a isso, torna-se indispensável uma avaliação da qualidade da madeira serrada, em termos de processo de desdobro, defeitos e rendimento em madeira serrada. 15

16 2 OBJETIVOS 2.1 Objetivo Geral Caracterizar a madeira serrada de Eucalyptus grandis em uma serraria da região Sul do Rio Grande do Sul. 2.2 Objetivos específicos Avaliar o processo de desdobro das toras com relação ao rendimento; Quantificar os defeitos da madeira serrada de Eucalyptus grandis, antes e após a secagem; Classificar as peças de madeira serrada conforme as normas em vigor. 16

17 3. REVISÃO DE LITERATURA 3.1 Caracterização da madeira de Eucalyptus grandis O eucalipto pertence à família das Mirtaceas é nativo da Austrália, onde cobre 90% das florestas do país, formando densos maciços florestais nativos. Na América do Sul, talvez o Chile tenha sido o primeiro país a introduzir o eucalipto, em 1823, recebendo as sementes de um navio. É difícil se determinar, com segurança, a data de introdução do eucalipto no Brasil até algum tempo, tinha-se como certo que os primeiros plantios aconteceram no Rio Grande do Sul, em 1868, por Frederico de Albuquerque. A maioria das espécies plantadas no Brasil apresenta um crescimento rápido, produz grande quantidade de madeira e subprodutos e apresenta fácil adaptação. Embora se diga que o eucalipto prospera nos mais variados climas e solos, como toda plantação, ele necessita de certos cuidados, principalmente de manejo para sua boa produção, desenvolvimento e adequação ambiental. O Eucalyptus grandis apresenta cor avermelhada, crescimento rápido. Segundo a FAO (1981), pode crescer sobre uma variedade de solos, mas tem preferência por solos profundos e bem drenados, incluindo solos aluvionais, ou argilosos. A precipitação ótima parece estar compreendida entre 800 e mm po ano, mas já foi plantada em estações de mais baixo nível de chuvas. A madeira desta espécie apresenta cerne e alburno distintos pela cor, cerne castanho rosado claro, alburno bege rosado, com pouco brilho, gosto e cheiro imperceptíveis, densidade baixa, grã direita, macia ao corte e de textura fina a média. Parênquima axial indistinto mesmo sob lente, raios visíveis apenas sob lentes ao topo, vasos visíveis a olho nú, camadas de crescimento distintas, conforme (ALFONSO,1987 ). As propriedades físicas e mecânicas da madeira de uma determinada espécie podem variar devido aos tratos silviculturais, tipo de povoamento, origem (florestas plantadas ou nativas) e do sítio (estrutura do solo, fertilidade e profundidade) (GATTO, 2000). 17

18 A Tabela 1 apresenta as características da madeira de Eucalyptus grandis quanto às propriedades físicas e a Tabela 2 quanto às propriedades mecânicas. Tabela 1 - Propriedades físicas da madeira de Eucalyptus grandis. Propriedades físicas Massa específica (Kg/m³) Contração (%) Aparente a 15% de umidade 500 Radial 5,3 Básica 420 Tangencial 8,7 Volumétrica 15,7 Fonte: Remade (2002). Tabela 2 - Propriedades mecânicas da madeira de Eucalyptus grandis. Propriedades mecânicas Flexão (MPa) Compressão paralela às Outras propriedades fibras (MPa) (N) f M (verde) 53,4 f M (verde) 26,3 Dureza Janka 2867 f M (15% de 75,6 F M (15% de 42,1 umidade) umidade) LP (verde) --- LP (verde) 19,7 MOE (verde) 9689 MOE (verde) f M = resistência; LP= Limite de Proporcionalidade; MOE= Módulo de Elasticidade. Fonte: Remade (2002) 3.2 Desdobro Operação que permite melhorar o aproveitamento da madeira, além de lhe conferir maior versatilidade para inúmeros usos, devido à conversão das toras em peças de seção retangular (REMADE, 2001). A indústria de processamento primário de madeira deve produzir madeira serrada de qualidade, aproveitando, ao máximo, a matéria-prima, a fim de obter uma maior rentabilidade. Para alcançar essa meta, deve-se controlar a eficiência do aproveitamento do produto principal, determinada como 18

19 rendimento, bem como a capacidade produtiva e os custos de produção de madeira serrada (REMADE, 2001). A qualidade das toras a serem desdobradas influencia sobremaneira no rendimento da madeira e tem reflexos sobre todo o sistema de produção da serraria. A serraria pode operar três tipos de tora (boa, regular ou ruim), classificadas visualmente no pátio de estocagem. Quanto melhor a qualidade da madeira, melhor a qualidade dos produtos que dela podem ser tirados. O rendimento obtido na transformação das toras em tábuas varia de uma espécie para outra, dadas às inerentes distinções entre as características das mesmas, apresentando comportamento diferenciado no desdobro. Dentre as principais características, destacam-se: densidade, disposição dos elementos estruturais, teor de umidade, presença de componentes químicos etc. Segundo Gatto (2002), serrarias com grande variação apresentam rendimentos menores, já que quanto maiores às variações, maiores devem ser as sobremedidas das peças serradas. O sistema de desdobro que utiliza madeira de Eucalyptus no Brasil, notadamente as de maior porte, utiliza, em sua grande maioria, serras de fita para o esquadrejamento das toras; em seguida, utilizam-se serras circulares múltiplas para a geração de tábuas. As regulagens destas serras circulares variam de acordo com as dimensões das peças que se pretende produzir e a quantidade de tábuas dependerá do número de serras circulares que compõem a multilâmina, da espessura e do diâmetro do bloco desdobrado (FAGUNDES 2003). Na operação de desdobro da madeira de eucalipto, pode ocorrer fendilhamento, além de arqueamento, devido às tensões residuais existentes nas toras. Tais distorções se manifestam com torcimento nas tábuas radiais e encanoamento nas tábuas tangenciais, em função do desequilíbrio existente entre as tensões de tração na periferia e compressão no centro da tora (OLIVEIRA, 1999). Os troncos de Eucalyptus grandis são geralmente retos e com boa forma. São serrados facilmente, mas as tábuas centrais, especialmente aquelas associadas com a mêdula tendem a fender no comprimento, algumas vezes resultando em duas peças. O fendilhamento pode ser minimizado com a 19

20 conversão rápida após a derrubada e com o uso de métodos de desdobro com retirada de peças em número par e de forma simétrica (serras de perfilagem, serras duplas), que liberam as tensões simultaneamente nos lados opostos da tora (SIMULA;TISSARI, 1998). Várias são as técnicas de desdobro para madeira de eucalipto, onde em algumas se procura a obtenção de peças radiais e outras, peças tangenciais. Porém, a maioria delas busca a utilização de cortes simultâneos, os quais são comprovadamente mais eficientes na liberação das tensões de crescimento. 3.3 Defeitos Segundo Kikuti et al. (1991), a madeira de melhor qualidade é aquela que apresenta menor quantidade de defeitos, os quais lhe são intrínsecos (genéticos) ou resultantes dos processos de corte, transporte, desdobro ou secagem da madeira. Os principais fatores naturais que influenciam na qualidade da madeira são: tipo de grã, massa especifica e as tensões de crescimento. Entre outros fatores, inerentes a madeira, relacionados ao desdobro, temos: o estado e a regulagem dos equipamentos, juntamente com a habilidade do operador, este conjunto definem a qualidade e o rendimento da madeira serrada (SILVA, 2002) Defeitos naturais Os defeitos naturais podem ser oriundos de defeitos na forma do tronco (tortuosidade, bifurcação ou aforquilhamento, conicidade acentuada, sapopemas e sulcos); defeitos na estrutura anatômica da madeira (largura irregular dos anéis-de-crescimento, crescimento excêntrico, lenho de reação, lenho de compressão, lenho de tração, nós e tecidos de cicatrização); defeitos causados por esforços mecânicos (rachaduras) e defeitos causados por agentes bióticos e climáticos (alterações da cor, apodrecimento e perfurações e presença de substâncias especiais) (COSTA, 2001) Grã espiralada 20

21 Entre as espécies de eucalipto comercialmente utilizadas, o Eucalyptus grandis é a espécie que apresenta o melhor comportamento. A ocorrência da grã espiralada pode comprometer a estabilidade das peças serradas e a sua resistência mecânica; a diminuição das propriedades de resistência é devida ao corte dos tecidos oblíquos quando se faz o desdobro paralelo ao tronco; há, também, uma predisposição para o surgimento de deformações na madeira, como ondulações e rachaduras, dificultando a secagem e a trabalhabilidade nos acabamentos de superfície. Diversas influências ambientais estão relacionadas com a formação desse tipo de madeira, como a ação dos ventos, sítios desfavoráveis, desenvolvimento de copa e surgem, ainda, especulações a respeito dos movimentos de rotação da terra e movimento solar. Já existe um consenso entre os melhoristas que tal característica pode ser controlada geneticamente, podendo ser possível obter uma madeira perfeitamente alinhada (REMADE, 2002) Bolsa de goma São várias as discussões sobre este defeito. Alguns autores relatam o aparecimento de bolsas de resina, porém este é um defeito característico de coníferas. Contudo pode-se resumir essa característica como possíveis acidentes com a árvore ainda em pé, que ao cicatrizar, formas bolsas de goma. Além do apodrecimento de alguns nós, durante o crescimento da árvore. Esse defeito é comum na madeira de Eucalyptus. 21

22 Nós O nó pode ser definido como a base de um galho que está encaixado no tronco de uma árvore. O nó tem início na medula e cresce do centro para a periferia. Os nós vivos são aqueles que apresentam continuidade dos tecidos lenhosos e cujos galhos estavam vivos quando era formada a madeira ao seu redor; os nós mortos ou soltos são aqueles que não apresentam continuidade estrutural dos tecidos lenhosos, sem aderência, soltando-se do restante do material. Estes podem constituir-se numa porta de entrada para fungos, insetos e organismos apodrecedores da madeira. Em uma árvore de eucalipto, o tamanho dos nós aumenta de acordo com a altura, ou seja, os menores estão na base e os maiores estão nas partes mais altas. As florestas mal formadas e manejadas induzem à formação de madeira com nós e que o tamanho e a quantidade de nós dependem basicamente de fatores genéticos, do espaçamento e do manejo da floresta. As florestas destinadas à produção de madeira serrada ou laminada devem ser submetidas a programas complementares de manejo, como podas sucessivas, a partir do momento em que os galhos inferiores começam a morrer até a altura desejada REMADE (2002) Variabilidade A uniformidade entre as peças de uma mesma madeira é uma característica muito importante ao se pensar em usos mais nobres, como móveis, lambris, assoalhos etc. O processamento mecânico é facilitado quando a madeira é uniforme nas suas propriedades. A diversidade na fonte de suprimento, a adoção de vários tratos silviculturais e até mesmo a utilização de material oriundo de partes diferentes da própria árvore podem causar desuniformidade do material REMADE (2002). 22

23 Tensões de crescimento Um dos principais fatores relacionados à depreciação da madeira serrada de eucalipto são as rachaduras e empenamentos que estão associados às tensões internas que se manifestam após a derrubada das árvores, com maior intensidade nas idades mais jovens, diminuindo consideravelmente com o amadurecimento da árvore, essas tensões de crescimento são formadas no câmbio. As fibras, logo após a divisão celular, apresentam uma diminuta contração longitudinal. Essas tensões nas partes mais externas dos fustes fazem o papel de armadura de aço nas colunas de concreto, sendo fundamentais para que os fustes das árvores não se quebrem facilmente, quando submetidas a esforços laterais, como os ventos. As tensões de crescimento ocorrem normalmente em árvores de várias espécies, tanto em coníferas como em folhosas; as folhosas desenvolvem níveis superiores de tensões de crescimento em relação às coníferas; algumas espécies de folhosas, como o eucalipto, são mais propensas a desenvolver altos níveis de tensões de crescimento. A mais severa forma de tensão de crescimento é aquela que ocorre na direção longitudinal, e na madeira de reação dos troncos inclinados. A distribuição das tensões longitudinais é observada na variação progressiva de forças de tração na periferia do tronco, para forças de compressão no centro do tronco. As tensões ocorrem em função de forças internas que se desenvolvem no tronco de árvores vivas, com origem na camada cambial. As células em crescimento tendem a contrair-se na direção da grã e a expandir-se transversalmente, sendo seus movimentos coibidos pelas forças de ligações já existentes entre células anteriormente formadas. Podem ser de tração, ou de compressão, em função da localização dentro do xilema e da direção longitudinal, tangencial ou radial de suas atuações. Pode ocorrer o encurtamento longitudinal da célula em processo de diferenciação, o que causa as tensões de crescimento. O gradiente das forças periféricas e do centro é o principal responsável pelos problemas de rachaduras de topo, em toras recém abatidas. A liberação 23

24 das tensões é manifestada imediatamente após a derrubada da árvore e o seccionamento em toras. Na fase de desdobramento e na confecção de toretes podem ocorrer novas rachaduras e empenamentos, como continuidade da liberação das tensões. As árvores com elevadas tensões de crescimento poderão ter a sua situação agravada se estas ficarem expostas diretamente ao sol, como também as fissuras de topo que ocorrem dentro de uma semana após o abate. As causas dos elevados níveis de tensões de crescimento ainda não são bem entendidas, embora existam evidências fortes que estejam ligadas ao genótipo, idade, tamanho da tora, taxa de crescimento, idade e inclinação dos troncos. Os seus efeitos também são alterados com práticas silviculturais, condições de crescimento e pelos métodos de exploração. As tensões de crescimento são distintas das tensões e deformações que ocorrem na madeira, como resultado da eliminação da água, através da secagem. A tendência ao rachamento, devido às tensões, varia de acordo com a espécie e entre árvores ou clones de uma mesma espécie. Algumas considerações sobre o aparecimento de tensões de crescimento em Eucalyptus grandis: a) o torcimento elevado da madeira está associado a desrama dos ramos vivos; b) não existe qualquer evidência de que as tensões de crescimento estejam relacionadas com a taxa de crescimento da árvore; c) os plantios com espaçamentos mais uniformes podem apresentar tensões mais reduzidas, em relação às árvores que crescem em condições naturais; d) os níveis de tensão se apresentam mais elevados na estação chuvosa; e) há uma leve tendência de aumento nas tensões em árvores que crescem em terrenos mais acidentados. Durante o desdobro das toras de eucalipto é comum o aparecimento de empenamentos, como conseqüência das tensões de crescimento. Além das fissuras de topo, podem ocorrer fendilhamento adicional, além do arqueamento, devido às tensões residuais nas toras. Estas distorções se manifestam como torcimento nas tábuas radiais, e encanoamento, nas tábuas tangenciais, face ao desequilíbrio entre as tensões de tração na periferia e compressão no centro da tora. As rachaduras de topo e os empenamentos decorrentes da liberação das tensões, comprometem o aproveitamento da 24

25 madeira, diminuindo o rendimento em madeira serrada e laminada, restringindo o comprimento e a larguras das tábuas e lâminas. Num curto prazo, não existe uma maneira prática de se eliminar totalmente o problema das tensões de crescimento em toras de eucalipto. O que pode ser feito é minimizar os seus efeitos, através da adoção de alguns procedimentos desde a abate da árvore até o desdobro das toras. As técnicas de atenuação das tensões de crescimento são variadas e já vem sendo utilizadas há algum tempo pelos diversos países produtores de florestas de eucalipto. Quanto maior o tempo de permanência da tora no pátio sem ser desdobrada, piores são as conseqüências das tensões de crescimento. O ideal seria abater a árvore, transportá-la até a serraria e desdobrá-la o mais rapidamente possível. Pode-se obter ganhos, se for possível o transporte da tora em comprimentos maiores, procedendo o seccionamento apenas quando a peça for desdobrada, como também, a vaporização e aspersão de água. Podem ser usados, ainda, conectores metálicos, chapas e outros prendedores na forma de S e C, após o corte transversal. Na implantação de novas florestas, o controle das elevadas tensões de crescimento em árvores de eucalipto está diretamente ligado ao melhoramento genético com a seleção de material com níveis mínimos de ocorrência de tensões de crescimento (REMADE, 2002) Defeitos de desdobro Os defeitos de desdobro são alterações nas medições das peças de madeira fora dos padrões permitidos, resultado de uma operação de serragem malfeita. Os principais defeitos de serragem são: sobremedida, desbitolamento e o esmoado. A sobremedida é o excesso em espessura, largura ou em comprimento. O desbitolamento é a variação na espessura ou largura da mesma peça, ocasionado por serragem mal feita. O esmoado é a ausência de madeira, originada por qualquer motivo na quina da peça de madeira (ABNT/CB 2002). 25

26 3.3.3 Defeitos de secagem Qualquer característica ou marca na madeira que ocorre durante o processo de secagem e reduz o valor agregado do produto (SIMPSON, 1991). Conforme Klitze (2002), a secagem da madeira, antes de usá-la, é indispensável para quase todos os usos. A madeira sofre durante este processo uma mudança de suas propriedades naturais, produzindo tensões causando deformações e inclusive rachaduras. Essas visíveis mudanças de forma, são conhecidas como defeitos de secagem. Uma das principais causas dos defeitos oriundos da secagem da madeira serrada são as tensões que se desenvolvem na madeira (GALVÃO; JANKOWSKY, 1985). As rachaduras associadas com as tensões de crescimento e os defeitos de secagem trazem como resultado uma perda significativa de madeira. Experiências a nível industrial (JANKOWSKY; CAVALCANTE, 1992) mostraram que a secagem de madeira com 28 mm de espessura, da condição verde até um teor final de 15% de umidade, pode demorar de 4 a 6 semanas Colapso O colapso é resultado da dificuldade de movimentação da água no interior da madeira, promovendo a contração irregular entre o plano radial e o plano tangencial das peças. Ocorre acima do PSF (Ponto de Saturação das Fibras), ou seja, acima de 30% de teor de umidade e é influenciado por diversas características próprias da madeira, tais como espécie, densidade e presença de extrativos. A madeira de eucalipto á altamente propensa ao surgimento de colapso, sendo, inclusive, considerado um dos principais defeitos de sua secagem. Na madeira de eucalipto o colapso pode surgir na parte externa da peça e na porção interna (ABIMCI, 2004). 26

27 Rachaduras As rachaduras normalmente são formadas por acentuados gradientes de umidade em uma mesma peça, ou seja, ocorre secagem mais rápida da parte externa da peça de madeira comparada à parte interna. O surgimento da rachadura, em prática, ocorre quando o esforço de tensão na superfície supera a resistência à tração perpendicular do material. Entre os tipos de rachaduras existentes, citam-se: rachaduras de topo, rachaduras superficiais, rachaduras internas, sendo esse tipo de rachadura visualizado apenas em madeiras serradas transversalmente. As rachaduras nas peças de eucalipto são verificadas, principalmente em tábuas retiradas próximas à medula. Sua ocorrência na madeira de eucalipto está associada às tensões de crescimento ou ao processo de secagem (ar livre ou em estufa). As rachaduras decorrentes das tensões de crescimento se manifestam logo após a derrubada da árvore ou durante o processo de desdobro (ABINCI, 2004) Empenamentos Os empenamentos são definidos como distorções no comprimento da peça, decorrentes das tensões internas da madeira, grã irregular e problemas relacionados ao empilhamento (tabiques desalinhados, de diferentes espessuras ou tábuas sem apoio nas extremidades). Os empenamentos subdividem-se em arqueamento (ao longo do comprimento da face da peça); encurvamento (ao longo do comprimento da peça); encanoamento (diferença de contração entre as faces radial e tangencial de uma tábua). Dentre os vários tipos de empenamentos, o arqueamento e o encurvamento são os mais observados em peças de madeira de eucalipto. O arqueamento se manifesta durante o desdobro das toras e secagem da madeira. O encurvamento é bastante freqüente em peças verdes e normalmente em madeiras de toras finas, podendo ser controlado durante a secagem (ABINCI, 2004). 27

28 3.4 Secagem ao ar livre A secagem da madeira pode ser definida como a evaporação da umidade superficial, que é absorvida pela atmosfera local e, ao mesmo tempo, a movimentação da umidade interior para as zonas superficiais. A ineficácia do processo se deve à rápida perda da umidade superficial e a lenta movimentação da umidade interna para a superfície. A velocidade da secagem está diretamente relacionada ao tipo de madeira, dimensões e arranjo das pilhas no pátio de secagem. Gomide (1974) afirmou que a largura da pilha, o espaçamento lateral entre as pilhas, a área da chaminé deixada no seu interior e a altura da primeira camada de tábuas com relação ao solo afetam o grau e a velocidade da secagem. Na secagem natural de tábuas, na maioria das espécies, ocorre perda da metade do teor de sua umidade entre 15 e 30 dias; o restante é eliminado num tempo de 3 a 5 vezes maior, permanecendo as tábuas sob as mesmas condições de exposição. Isto é conseqüência do estado da umidade da madeira, visto que a água livre, que corresponde ao estado acima do ponto de saturação das fibras, é evaporada facilmente. O mesmo, entretanto, não se dá com a água de adesão que se apresenta em combinação coloidal com a própria substância madeira, sendo mais fortemente retida que a água livre, Gomide (1974). Na secagem ao ar livre a madeira atinge a umidade de equilíbrio lenta e suavemente. O tempo de secagem varia em função das condições climáticas de cada região. Caso haja necessidade de umidade da madeira abaixo deste ponto, deve-se proceder a secagem em estufas (MENDES, 1996). A Divisão de Madeiras do IPT tem mostrado que é possível produzir vários tipos de móveis, com a madeira de eucalipto. Com Eucalyptus grandis, por exemplo, foram produzidos cinco armários, escrivaninhas, estantes, gaveteiros e mesas (CIÊNCIA HOJE, 1995). Esta espécie, dentre as 600 existentes do gênero, é a que se apresenta com maior potencial de utilização no setor moveleiro, devido as suas características físico-químicas, anatômicas e organolépticas. Estas características colocam a madeira de Eucalyptus grandis em condições semelhantes à de mogno (Swietenia macrophylla), que é a preferida pelo setor moveleiro (SEMADER, 1996). 28

29 4 MATERIAIS E MÉTODOS O presente trabalho foi conduzido na cidade de Rio Grande, localizada na região sul do Rio Grande do Sul. A coleta e a caracterização do material (toras e peças de madeira serrada) foram realizadas na serraria Liptos localizada na área do banhado do Taim, a mesma, desdobra madeira de Eucalyptus grandis com 23 anos de idade, proveniente das florestas da Trevo, localizadas nesta mesma área. Essas florestas são manejadas, porém sem a orientação de profissionais da área. As respectivas amostras foram coletadas entre os meses de setembro e outubro, sendo que as medições e avaliações dos defeitos foram realizadas no próprio pátio da serraria. Os métodos qualitativos aplicados no estudo foram divididos em duas fases: madeira verde e seca. Logo após o desdobro das peças analisou-se a madeira antes de ser exposta a secagem ao ar livre. Verificaram-se características relacionadas ao rendimento de madeira serrada após o desdobro; defeitos físicos, mecânicos e estéticos após o desdobro. Na segunda fase, também se verificou a presença de alterações nas características físicas, mecânicas e estéticas da madeira serrada, além do teor de umidade. Posteriormente, realizou-se a classificação das amostras, de acordo com as classes de qualidade estabelecidas pela norma de madeira serrada de Eucalyptus (ABNT, 2002). 4.1 Caracterização da área de estudo A área de estudo da sflorestas que fornecam a madeira está situada na região do Banhado do Taim, localizada na mesoregião do Sudeste Rio- Grandense pertencente à Planicie Litorânea conforme a Figura 1. 29

30 Figura 1 Mapa do Rio Grande do Sul em miniatura e em destaque a região do banhado do Taim. Fonte: Google, A Planicie Litorânea consiste em terrenos arenosos com cerca de 500km de extensão no sentido nordeste-sudoeste e largura muito variável. Os areais se desenvolvem tanto nas margens orientais quanto nas ocidentais das lagoas dos Patos e Mirim. Essas lagoas apresentam um desenho característico, com recorte lobulado, em virtude das pontas de areia que de uma e outra margem se projetam para dentro delas. Ao contrário do que acontece no interior das lagoas, a linha da costa apresenta traçado regular. A planície é constituída pela justaposição de restingas, que às vezes deixam entre si espaços vazios ocupados por lagoas alongadas ou banhados. O clima do Taim é parecido com o da cidade de Rio Grande é subtropical ou temperado, com forte influência oceânica, ventos rigorosos e 30

31 com invernos relativamente frios, verões tépidos e precipitações regularmente distribuídas durante o ano. A temperatura média anual da região é de 21,6 C e a precipitação média anual de mm. O mês mais quente é janeiro, com temperatura média de 23 C, e o mês mais frio é jul ho, com temperatura média de 13 C devido à intensa incidência de ventos, a se nsação térmica no inverno frequentemente chega abaixo de 0 C, durante os mese s mais frios. Apresentando campos de vegetação rasteira e herbácea, como também pequenas florestas de Pinus e Eucalyptus, rodeadas por altas dunas de areia. 4.2 Caracterização do processo de desdobro As toras foram selecionadas ao acaso, marcadas com um giz de cor e normalmente processadas na linha de produção, conforme o fluxograma utilizado na serraria Liptos conforme a Figura 2. Após o desdobro das toras, as mesma foram separadas e em seguida foi feito a análise de qualidade das peças seccionadas. Serra-defita vertical Resserra horizontal Destopadeira Refiladeira ajustavel FIGURA 2. Fluxograma do processo de desdobro da empresa. 4.3 Seleção das toras para desdobro Na empresa onde foi desenvolvido este trabalho, as classes diamétricas das toras variam de 15 a 45 cm. Dessa forma adotou-se uma divisão em 3 classes, levando em conta a disponibilidade das toras na serraria. Para cada classe diamétrica foram selecionadas três toras, totalizando um total de nove 31

32 toras de madeira de Eucalyptus grandis procedentes de florestas do grupo Trevo localizadas no extremo sul do Rio Grande do Sul, conforme a Tabela 3. A verificação dos diâmetros de cada tora, foi realizada com uma trena, a partir da medição em cruz das pontas fina e grossa, sendo classificadas de acordo com as classes diamétricas em estudo. Para efeito de controle as toras foram pintadas no topo com spray de cor preta, para posterior separação. Tabela 3 Seleção de toras de Eucalyptus grandis em três classes diamétricas para o processo de desdobro. Classe Nº de toras Diâmetro (cm) Comprimento (cm) A 3 15 a B 3 26 a C 3 36 a Total Volume real das toras Depois da seleção das toras, foi possível calcular o volume real de cada tora por meio do método de Smalian dentro da sua classe respectiva, conforme a Equação 1. em que: V 1 = volume real da tora (m³); g i = área da maior secção da tora (m²); g f = área da menor secção da tora (m²); L = comprimento total da tora (m). 4.4 Desdobro das toras As toras selecionadas foram desdobradas de acordo com a linha de produção da empresa conforme o fluxograma anterior. Por meio desse, se 32

33 analisou a qualidade das peças produzidas quanto à variação da espessura ao longo de seu comprimento. As tábuas foram posicionadas de forma vertical para facilitar a medição da espessura nas duas laterais. Adotando-se a metodologia empregada por Carmo (2004), os pontos de medição foram numerados em seqüência crescente, eqüidistantes, a partir da extremidade no qual o desdobro teve início e marcados com giz de cera. Em cada tábua, foram tomadas dez medidas de espessura, com o auxílio de um paquímetro digital, sendo cinco em cada lateral. Para determinação dessas medições, foram definidos cinco pontos para avaliação das espessuras, sendo que em cada ponto foi determinada a espessura superior e inferior das tábuas, onde o primeiro ponto situa-se a 40 cm da entrada da tora na secção de desdobro, e os demais pontos de medição a cada 157 cm, ou seja, medições em 197 cm, 354 cm, 511 cm. Em cada ponto foram feitas duas medições nas laterais, uma superior e a outra inferior conforme a Figura 3, de modo a permitir a identificação das irregularidades das peças desdobradas, como também para diferenciar após secagem. 0,40 1,57 1,97 3,54 5,11 Figura 3 Pontos de medição das espessuras das peças de madeira serrada de Eucalyptus grandis. 4.5 Rendimento O rendimento volumétrico é a relação entre o volume produzido de madeira serrada e o volume utilizado de toras. Após o processo de desdobro (madeira verde), as peças obtidas foram separadas nas suas respectivas classes diamétricas para a obtenção do volume de madeira serrada e do rendimento final da tora. Para a obtenção do volume foram medidas as peças em sua largura, espessura e comprimento, respectivamente nos pontos, mais estreito, mais fino e mais curto da peça, exceto quando se notou a presença de esmoado, conforme a Norma Técnica NBR (ABNT, 2002). 33

34 Todas as tábuas obtidas nos processos receberam a mesma marcação das toras que as originaram e foram separadas em seus respectivos grupos para posterior determinação dos volumes serrados, os quais foram obtidos logo após o desdobro. Para a medida dos volumes das tábuas, foram tomadas dez medidas de espessura, com auxílio de paquímetro, cinco medidas em cada lado. Com auxílio de uma trena, foram tomadas também, dez medidas de largura, sendo cinco em cada lado da peça, além de uma medida de comprimento. As medidas de espessura foram tomadas em mm e as medidas de largura e comprimento em centímetro. Todas as medidas foram tomadas logo após o desdobro. Para mensurar o rendimento de cada classe diamétrica, utilizou-se a equação 2. em que: R = rendimento em madeira serrada obtida de cada classe diamétrica (%); ΣV = somatória dos volumes de todas as toras de classe diamétrica (m3); ΣVt = somatória dos volumes de todas as peças serradas de cada classe diamétrica (m3). 4.6 Medição das dimensões Todas as peças serradas tiveram as suas medidas de largura espessura e comprimento, a fim de se avaliar as possíveis influências dos principais fatores relacionados ao desdobro, na variação das dimensões das peças. Os fatores foram: classe diamétrica e sistema de desdobro. No caso das tábuas verdes, foram utilizadas as medidas de largura, espessura e comprimento obtidas para o cálculo do volume verde das tábuas. Para as tábuas secas, foram utilizadas as medidas de largura e espessura 34

35 tomadas para o cálculo do volume das tábuas. O comprimento, em função da pouca retratibilidade longitudinal que a madeira apresenta, foi medido somente na condição verde. 4.7 Medição e quantificação dos defeitos As avaliações quanto à qualidade dos defeitos naturais e de secagem das peças desdobradas, foi realizada na pior face tanto em madeira verde como em madeira seca, levando em conta as classes diamétricas prédefinidas, conforme a Figura 4. Nas classes de madeira verde, foram analisados apenas defeitos naturais. Já nas classes de madeira seca, além dos defeitos naturais, foram quantificados os defeitos resultantes da secagem. Figura 4 Defeitos da madeira, demonstrando nó solto (A), defeito de empilhamento (madeira seca) (B), bolsa de goma com nó (C), defeito de empilhamento (madeira úmida) (D), rachadura (E), furo da bolsa de goma (F), bolsa de goma limpa (G), nó cariado (H). 35

36 4.7.1 Defeitos naturais Nós Os nós podem ser definidos como tecidos lenhosos, resultante do rastro deixado por um galho, cujos caracteres diferem da madeira que o circunda. Foram quantificados por meio de contagem, considerando os nós presentes na pior face da peça. Posteriormente, calculou-se o percentual de proporção de nós por meio da relação entre a soma do diâmetro de todos os nós e a área da peça em razão da largura rea,l por metro de comprimento da peça, de acordo com a Equação 3 abaixo: em que: L 1 = comprimento real da peça (m); L 1 = largura real da peça (m); X 1 +X 2 +X 3 +X n = diâmetro dos nós (m) Furos de insetos São definidos como perfurações na madeira causadas por insetos biodegradadores conforme a Figura 5. Figura 5 Tábua apresentando um furo de inseto e suas medições. 36

37 Os furos de insetos foram medidos em função da área da peça afetada pelos agentes xilófagos conforme a Equação 3. em que: F i = furo de insetos (%); L 1 = comprimento real da peça (cm); L 2 = comprimento afetado pelos furos de insetos inativos; L 1 = largura real da peça Quantificação da medula Localizada próxima ao centro do tronco, é de pequeno diâmetro e constituída por tecidos menos resistentes do que os do lenho que a circunda. Foi mensurada a partir da medição da sua largura máxima e seu comprimento máximo. A quantificação ocorreu por meio da Equação 4. Em caso de descontinuidade da medula ao longo da peça, a quantificação foi realizada a partir do somatório dos seus vários segmentos. em que: C m = comprimento da medula (%); L 1 = comprimento real da peça (mm); L 2 = comprimento máximo da medula (mm). 37

38 4.7.2 Defeitos de secagem Após o desdobro, no momento das medições das tábuas, estas tiveram seus defeitos avaliados. Foram medidas as flechas dos empenamentos (arqueamento, encurvamento e encanoamento) e a somatória das rachaduras ao longo da tábua. A medição dos defeitos antes da secagem, foi realizada a fim de se verificar o aumento ou não dos mesmos, após as peças passarem por este processo. Depois de realizada a secagem dos lotes, foram medidos novamente os empenamentos e as rachaduras de todas as tábuas. Os defeitos de empenamento foram subdivididos em defeitos de arqueamento, encurvamento e encanoamento Arqueamento É o empenamento longitudinal das bordas. Ou seja, curvatura ao longo do comprimento da peça em um plano paralelo à face, conforme a Figura 6. medições Figura 6 Tábua apresentando defeito de arqueamento e suas O arqueamento foi quantificado percentualmente em relação ao comprimento da peça por meio da Equação 5. 38

39 em que: I = intensidade de arqueamento (%); Y = maior flecha da curvatura da peça (mm); L 1 = comprimento real da peça (mm) Encurvamento Encurvamento é definido como o endurecimento superficial da madeira, pela secagem artificial rápida da parte externa, permanecendo úmida a parte interna, conforme a Figura 7. medições Figura 7 Tábua apresentando defeito de encurvamento e suas O encurvamento foi quantificado percentualmente em relação ao comprimento da peça por meio da equação 6. em que: I = intensidade de encurvamento (%); X = maior flecha da curvatura da peça (mm); L 1 = comprimento real da peça (mm) Encanoamento Definido como empenamento transversal da face. Ou seja, curvatura através da largura da peça. Foi medido e quantificado por meio da diferença 39

40 entre a espessura nominal e a espessura obtida após o aplainamento da peça encanoada, com fins à eliminação desse defeito, conforme a Figura 8. medições. Figura 8 Tábua apresentando defeito de encanoamento e suas O encanoamento foi medido e quantificado por meio da diferença entre a espessura nominal e a espessura obtida após o aplainamento da peça encanoada com fins à eliminação desse defeito, conforme a equação 7. Em que: E n = intensidade do encanoamento (%) E 1 = espessura nominal (mm) E 2 = espessura aplainada (mm) Esmoado É a ausência de madeira, originada por qualquer motivo, na quina da peça, ou seja, quina morta, conforme a Figura 9. Figura 9 Tabua apresentando defeito de esmoado e suas dimenções. 40

41 O esmoado foi medido percentualmente em relação as dimencões reais da peça, conforme as equações 8, 9 e 10. em que: E e = espessura do esmoado (%); E 1 = espessura real da peça (mm); E 2 = diferença entre a espessura real da peça e a maior espessura do esmoado (mm). No caso de a peça apresentar dois ou mais esmoados na sua pior face, considerou-se a maior espessura dos esmoados existentes. em que: Le = largura do esmoado (%); l 1 = largura real da peça (mm); l 2 = diferença entre a largura real da peça e a maior largura do esmoado (mm). No caso de a peça apresentar dois ou mais esmoados na sua pior face, considerou-se a maior largura dos esmoados existentes, quando eles ocorreram em uma quina; ou a somatória das larguras de dois esmoados, considerando a largura do maior esmoado existente em cada uma das duas quinas longitudinais da peça. 41

42 em que: Ce = comprimento do esmoado (%); L 1 = comprimento real da peça (mm); L 2 = comprimento do esmoado (mm). No caso de a peça apresentar dois ou mais esmoados na sua pior face, considerou-se o somatório dos comprimentos de todos os esmoados existentes Rachaduras É a separação dos elementos constituintes da madeira no sentido longitudinal à grã, conforme a Figura 10. medições. Figura 10 Tabua apresentando defeitos de rachaduras e suas As rachaduras foram quantificadas percentualmente, com a soma de seus comprimentos em relação ao comprimento real da peça, conforme a equação

43 em que: R = índice representativo das rachaduras (%); L 1 +L 2 +L 3 +L n = comprimento individual das rachaduras (mm); L1 = comprimento total da peça (mm). 4.7 Construção da pilha As estruturas que serviram de base para a pilha foram confeccionadas a partir de sobras de madeira seca de 20,0cm de altura (pedaços de prançhões), num total de 3 a 5 apoios por pilha. Sobre estes apoios, foram depositadas travessas com perfil de 120 x 7 x 5 cm (comprimento x altura x largura). O comprimento da pilha foi determinado pelo próprio comprimento das tábuas, variando de 5,35 a 5,45 m. A largura da pilha foi de 1,1m, tendo o cuidado de deixar espaçamentos de, aproximadamente, 3 cm entre as tábuas. Foram colocadas tábuas de mesma espessura para tornar a pilha mais estável, para evitar desmoronamento da pilha e empenamentos das tábuas. 4.8 Determinação do teor de umidade. Após o período de secagem ao ar livre, foi avaliado o teor de umidade das peças desdobradas. Verificando-se em três pontos distintos ao longo das tábuas, com o auxilio de um medidor de umidade MUMC-620 (precisão ± 1% e escala de medição entre 6% e 44%). Medidas a 40 cm das extremidades e uma no centro da tábua. 4.9 Análise estatística dos dados Os dados colhidos durante o estudo foram analisados com o auxílio de programas estatísticos a partir de análise de variância. 43

44 4.10 Classificação quanto à qualidade da madeira serrada. A classificação quanto à qualidade das amostras de madeira foi possível a partir da determinação, quantificação e análise dos dados coletados durante a pesquisa. 1. Examinar visualmente ambas as faces da peça; 2. Determinar a pior face da peça; 3. Medir e quantificar os defeitos que ocorrerem na pior face (Ver ); 4. Medir e quantificar os empenamentos existentes (Ver ). Dessa forma, fez-se a classificação das amostras relacionando-as com as classes existentes, de acordo com a Tabela 4. 44