ANÁLISE DA QUALIDADE DA MADEIRA DE DUAS ESPÉCIES DE Pinus sp. (PINACEAE) RESULTANTE DO MÉTODO DE SECAGEM EM ESTUFA CONVENCIONAL

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1 ANÁLISE DA QUALIDADE DA MADEIRA DE DUAS ESPÉCIES DE Pinus sp. (PINACEAE) RESULTANTE DO MÉTODO DE SECAGEM EM ESTUFA CONVENCIONAL Gabriela GUEDES 1 Daniella Cristina MAGOSSI Graduada em Engenharia Florestal pela União Latino Americana de Tecnologia (ULT- Jaguariaíva) 2 Mestre em Eng. Florestal pela Universidade Federal do Paraná (UFPR). Professora e Coordenadora do Curso de Engenharia Florestal da União Latino Americana de Tecnologia. (ULT-Jaguariaíva). (magossi@fajar.edu.br) RESUMO: A madeira é fonte de matéria prima para vários fins. Com seu amplo uso cresce a demanda por madeira com alta qualidade, livre de defeitos. Uns dos principais fatores que causam defeitos na madeira é a secagem, porém quando bem feita pode agregar valor ao produto final. Este trabalho foi realizado com o objetivo de se saber os defeitos que a secagem em estufa convencional pode causar em madeiras de Pinus taeda L. e Pinus elliottii Engel. Para o estudo foram utilizadas amostras de madeira de P. taeda e P. elliottii com 3 espessuras diferentes (78x150,3000; 20x150x3000 e 20x100x3000), para cada espessura foram feitas cinco secagens em estufa convencional, após as secagens foi analisada cada amostra visualmente e identificado cada defeito presente. Os defeitos encontrados foram o torcimento, encanoamento, arqueamento/encurvamento e rachadura. O P. taeda apresentou maior número de defeitos em todas as secagens. Através dos resultados foi possível concluir que o P. elliottii se destaca em qualidade sobre o P. taeda, as amostras com menor dimensão apresentaram maior número de defeitos e o defeito que mais apareceu foi o arqueamento/encurvamento. Palavras-chave: Secagem convencional. Defeitos na secagem. Pinus.

2 28 1 INTRODUÇÃO A introdução da espécie de Pinus no Brasil ocorreu por volta de 1958, com 200ha de P. elliottii e P. taeda.(kronka, BERTOLANI,PONCE,2005, p.12). A madeira de Pinus a cada dia torna-se mais utilizada, é matéria prima para vários fins, como papel e celulose, construção civil, móveis, laminados e entre outros. As condições de adaptação do Pinus aos solos ligeramente ácidos, que constituem a grande maioria dos solos do País, permitem a implantação de extensas áreas que, juntamente com a adoção de práticas silviculturais adequadas, tornam as espécies deste gênero importante fonte de matéria-prima de florestas dentro dos padrões de sustentabilidade. (KRONKA, BERTOLANI,PONCE,2005, p.13). Com essa grande procura por madeira de Pinus é necessário que se tenha uma madeira de ótima qualidade, sem nenhum defeito. A maioria dos defeitos surgem no momento da secagem, quando a madeira começa a perder água, com uma secagem apropriada é possível diminuir os defeitos e ter uma madeira de melhor qualidade. Deve-se considerar que a secagem controlada, efetuada em secadores ou estufas, proporciona vários benefícios para a madeira. (GALVÃO, JANKOWSKY, 1985, p.12) É também no momento da secagem que a madeira mais agrega valor, pois nesse momento ela se tornará estável, o que beneficiará a sua parte mecânica e a aplicação de tintas e outros produtos. Para amenizar os defeitos podem ser feitas secagens com tempos diferentes, observando qual o tempo que menos danifica a madeira. A secagem em estufas convencionais é a mais indicada para a amenização de defeitos, pois nela pode-se controlar todas as variáveis que o causam. Este trabalho se justifica pela necessidade de se saber se é o P. elliottii ou o P. taeda que apresenta melhor matéria prima para fins nobres que necessitam de madeira de boa qualidade, sem defeitos e com boa resistência. Os primeiros estudos referentes às espécies dos chamados Pinus Subtropicais foram feitos a partir de 1936 pelo atual Instituto Florestal de São Paulo, oportunidades em

3 que foram introduzidas as primeiras sementes de P. elliottii var. elliottii e de P taeda. (KRONKA, BERTOLANI, PONCE,2005, p.11). Desde sempre a madeira é fonte de matéria-prima para vários artefatos e a espécies que mais se adequava para os principais usos era a Araucaria angustifólia, o que causou uma grande exploração desordenada. Com esses acontecimentos houve falta de madeira no mercado trazendo prejuízos para a indústria. Nas décadas de 60 e 70 houve incentivos fiscais para a introdução de espécies de rápido crescimento que pudessem suprir o mercado e umas das espécies que mais se adaptaram ao solo do sul do país foi o Pinus. (SANTINI, HASELEIN, GATTO, 2000) Uma das razões mais importantes para a introdução do Pinus no País foi a necessidade da produção de madeira para abastecimento industrial, para processamento mecânico, na produção de madeira serrada, madeira laminada, na confecção de painéis ou na produção de celulose e papel. (KRONKA, BERTOLANI,PONCE,2005, p.13). De acordo com os testes realizados por Santini, Haselein e Gatto (2000), as espécies de Araucaria angustifolia, Pinus taeda e Pinus elliottii não possuem grandes diferenças entre si, foram encontradas diferenças significativas apenas nos testes de flexão estática, compressão axial e dureza axial. Secadores convencionais são as câmaras de secagem que atuam a uma temperatura de 40 C a 90 C, possuem um sistema de aquecimento, um sistema de umidificação de ar, um conjunto de dampers que possibilitam a troca de ar entre o meio interno e o meio externo. Possui também um sistema de ventilação que promove a circulação de ar entre as peças. ( JANKOWSKY, 1995) De acordo com Silva (2005), a secagem em estufa convencional apresenta pontos positivos e negativos. Ela apresenta menor tempo de secagem, maior controle da umidade, porém seu custo é maior. Esse tipo de secagem apresenta três fases distintas: aquecimento, secagem propriamente dita e uniformização e condicionamento. Um programa de secagem pode ser divido em três partes: aquecimento, secagem propriamente dita e condicionamento. Na fase de aquecimento o ar que esta no secador é aquecido até chegar a temperatura do bulbo seco desejado, e a queda da umidade relativa é compensada por intensa umidificação, porém nessa fase ainda não é iniciada a secagem. 29

4 30 Na secagem propriamente dita retira-se a água de capilaridade, nessa fase deve-se usar baixa temperatura e alta umidade relativa para prevenir os defeitos, nessa fase é retirada a água higroscópica. Na uniformização ou condicionamento se homogeneiza a umidade em todas as peças e elimina suas tensões internas, mediante o reumedecimento das camadas superfíciais. (ANDRADE, 2000) A secagem convencional de madeira é um processo que envolve alterações continuas nas condições climáticas internas do secador, de modo a reduzir o tempo de secagem e minimizar a incidência de defeitos decorrentes do processo (SIMPÓSIO FLORESTAL DO RIO GRANDE DO SUL, 1992). De acordo com Jankowsky (1995), a secagem realizada com secadores convencionais necessita de programas de secagem, os quais podem ser classificados em dois tipos: -Baseados na umidade da madeira: é quando o teor de umidade da madeira define os valores da umidade e da temperatura no interior da câmara. -Baseados no tempo de secagem: é quando o secador é ajustado de acordo com o tempo do processo. A relação entre teor de umidade da madeira, temperatura do ar no interior do secador e umidade relativa do ar dentro do secador são definidas pelo programa de secagem, que deve ser ajustado ao tipo e espessura da madeira, ou seja, ajuste de TS e da UR. (SIMPÓSIO FLORESTAL DO RIO GRANDE DO SUL, 1992). Silva 2005, afirma que a secagem ao ar livre deve ser realizada em lugares ventilados e abertos, as tábuas devem ser empilhadas de forma que o ar possa circular entre as mesmas. Essa técnica geralmente é usada para auxiliar na secagem em estufa convencional, é realizada uma pré-secagem de modo que otimiza a secagem convencional. Para a montagem das pilhas de madeira deve-se tomar cuidado com o isolamento do solo, alinhamento das peças e cobertura adequada. A secagem ao ar livre depende das condições atmosféricas, razão pelo qual o tempo é relativamente longo, o que representa maiores custos. (ROSSO, 2006, p.14)

5 A secagem ao ar livre apresenta fatores controláveis e incontroláveis: temperatura, umidade relativa do ar e velocidades dos ventos não se pode controlar, por outro lado a dimensão das pilhas, espessura dos sarrafos separadores, ocupação horizontal das pilhas e o arranjo físico do pátio de secagem podem ser controlados. Nessa técnica de secagem deve se tomar cuidado com alguns fatores, para que não haja interferência na secagem, esses fatos são topografia do terreno, direção dos ventos. O lado negativo da secagem ao ar livre é dificuldade na programação da produção por esse processo depender de variáveis não estáveis. O pátio da secagem deve ser localizado em lugar alto, seco e bem ventilado, deve ter pouco desnível e longe de barreiras que possam interferir a circulação do vento, outro fator importante é a eliminação de resto de madeiras e outros matérias que não serão utilizados do pátio de secagem, pois podem se tornar hospedeiros para fungos que podem danificar a madeira que sera seca. (SIMPÓSIO FLORESTAL DO RIO GRANDE DO SUL, 1992). Com ralação a secagem a vácuo, a principal característica desse tipo de secagem é a redução da temperatura de ebulição da água quando submetida a pressões abaixo da pressão ambiente (JANKOWSKY, 1995) A redução da pressão no interior do secador permite realizar uma secagem rápida e a baixa temperatura, vantajoso para a secagem de madeiras susceptíveis a apresentar defeitos de secagem como rachaduras de superfície, colapso e rachaduras internas. (JANKOWSKY; SANTOS; ANDRADE, P. 7) Os secadores a vácuo podem ter quatro tipos de aquecedores: aquecimento descontinuo por vapor, aquecimento por radiação através de trocadores de calor, aquecimento por contato com pratos aquecidos e aquecimento por radiofrequência. (JANKOWSKY; SANTOS; ANDRADE, 2013) Quando a água é retirada do interior da madeira ocorre um esforço físico causado pela tensão capilar e pela retração volumétrica, através desse esforço a madeira pode apresentar deformações que são conhecidos como defeitos provenientes da secagem. (JANKOWSKY, 1995) Madeiras adultas estão mais sujeitas a defeitos, pois há mais contração máxima na largura, devido a maior massa específica e também pela madeira estar abaixo do ponto de 31

6 32 saturação das fibras em menor tempo. Madeiras largas estão mais sujeitas a defeitos do que madeiras estreitas, isto é explicado através da contração linear que tem mais influências em madeiras largas. (Garbe, 2006) A velocidade da secagem é um dos principais fatores que causam defeitos, quando a madeira é seca rapidamente pode causar defeitos mecânicos devido às tensões na madeira o que pode causar rachas, colapsos e empenamentos. Por outro lado se a madeira for seca lentamente, ela ficará exposta por mais tempo e pode haver contaminação por fungos. (SIMPÓSIO FLORESTAL DO RIO GRANDE DO SUL, 1992). De acordo com Coelho 2010, o colapso ocorre devido à dificuldade da água se movimentar na madeira, o que acarreta a contração irregular entre os planos radial e tangencial das peças, fato que ocorre acima de 30 C, ou seja, acima do PSF (ponto de saturação das Fibras). Para Jankowsky (2013) ondulações nas superfícies da madeira são definidas como colapso, ocorre através do movimento da água capilar. O colapso ocorre no momento em que a saída de água capilar supera a resistência da madeira a compressão, os principais fatores que influenciam na formação do colapso são altas temperaturas no início da secagem, pequeno diâmetro dos capilares, baixa densidade da madeira e alta tensão superficial do líquido que é removido da madeira. E um fator que diminui o colapso é a presença de bolhas de ar na água capilar. Coelho (2010) afirma que as rachaduras aparecem na madeira pós-seca devido à secagem rápida na parte externa da peça, esse fato ocorre quando o esforço de tensão na superfície supera a resistência a tração perpendicular do material. Há vários tipos de rachaduras, que podem ser classificadas da seguinte forma: de topo, superficiais e internas. Pfeil e Pfeil (2013) define rachadura como sendo uma abertura nas extremidades da peça, consequência da secagem rápida na superfície da madeira, elas atravessam os anéis de crescimento e ficam situadas em planos longitudinais radiais. Para Jankowsky (2013) a diferença de retração nas direções radial e tangencial da madeira e a diferença de umidade entre regiões contíguas de uma peça são os fatores que causam rachadura.

7 33 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). (COELHO, 2010) Para Jankowsky (2013), qualquer distorção da madeira em relação aos planos horizontais da madeira são definidos como empenamento. Arqueamento é o encurvamento na direção longitudinal, isto é, do comprimento da peça. (PFEIL; PFEIL, P. 6) Pode-se reconhecer o arqueamento quando se coloca apeça sobre uma superfície plana e se pode ver uma separação entre as faces da peça e da superfície de apoio. (KLITZKE, 2013). Quando as margens das peças de madeira permanecem aproximadamente paralelas, e ela adquire a forma de canaleta dá-se o nome de encanoamento. Isso acontece pela secagem mais rápida de uma das faces da madeira. (JANKOWSKY, 2013) Encanoamento é o tipo de empenamento em que as arestas ou bordas longitudinais não estão no mesmo nível que o centro, para poder identificar esse defeito facilmente devese colocar a peça sobre uma superfície plana e o centro ficar no chão e as bordas levantadas. (KLITZKE, 2013) O encurvamento é um empenamento no comprimento da peça de madeira. Reconhece-se quando ao colocar a madeira sobre uma superfície plana, se observa uma luz ou separação entre o canto da peça de madeira e a superfície de apoio. (KLITZKE, 2013)

8 34 2 MATERIAS E MÉTODOS O presente estudo foi realizado na serraria Renascer, localizada no município de Jaguariaíva-Paraná. A cidade de Jaguariaíva esta localizada no nordeste do Estado do Paraná, possui clima Cfb (clima temperado húmido com Verão temperado) e as coordenadas 49º de longitude Oeste e 24º de latitude Sul. As madeiras utilizadas para este estudo é de Pinus elliottii e Pinus taeda, ambas com 9 anos de idade e provenientes de reflorestamentos da região. Foram utilizados corpos de prova com três dimensões diferentes: espessura 1-78x150x3000mm, espessura 2-20x150x3000mm e espessura 3-20x100x3000. As madeiras após chegarem a serraria foram desdobradas e dispostas em pilhas verticais, entre cada tábua foi introduzido tabiques para haver circulação de ar, nas tábuas com dimensões maiores foram usados tabiques de 2,5 cm entre cada uma, já nas tábuas com menores dimensões foram utilizados dois tabiques de 2,5cm. Após serem feitas as pilhas elas foram encaminhadas para a estufa aonde receberam 5 horas de vaporização em seguida foram secas a uma temperatura que variou de 60 C a 100 C, o tempo médio de secagem foi de 4 a 5 dias. Foram feitas cinco secagens para cada espécie e para cada dimensão, totalizando 30 amostras. A estufa usada tem capacidade para secar 25 pilhas, aproximadamente 80m 3, então foram secos aproximadamente 240m 3 de madeira para esse estudo. Após a secagem todos os pacotes de madeira foram retirados da estufas e abertos, foi analisada visualmente cada tábua observando cada defeito, anotando-os e quantificandos. O total de defeitos de cada secagem foi submetido a análise de variância (ANOVA) e ao Teste de Tukey.

9 35 3 RESULTADO E DISCUSSÃO realizadas. O Pinus taeda apresentou maior número de defeitos em todas as secagens Com base nos dados levantados, chegou-se aos resultados esperados alcançando os objetivos, conforme tabela 1. TABELA 1: Tabela com o total de defeitos por espécie e espessura. Pinus taeda Torcimento encanoamento arq/encur. rachaduras Espessura Espessura Espessura Pinus elliottii Torcimento encanoamento arq/encur. rachaduras Espessura Espessura Espessura Fonte: Os autores. O P. taeda obteve uma perda de 1,03% com os defeitos e o P. elliottii obteve uma perda de 0,68%. Através da tabela 1 pode-se observar que o defeito que mais apareceu foi o arqueamento/encurvamento. Com o demostrado anteriormente podemos verificar que a quantidades de defeitos, sendo de Pinus taeda um total de peças de 270 e de Pinus elliotti um total de 197. Comprovando que a espécie de Pinus taeda sofre mais com a secagem, por apresentar características tecnológicas diferentes. Para analisar se também houve diferença estatística significativa entre os defeitos foi realizado o teste de Análise de Variância (ANOVA) para cada espessura na tabela 2.

10 36 TABELA 2: Análise de variância para secagem das três espessuras. Espessura 1 FV GL SQ QM F Tratamentos 1 25, , ,2667 ns Resíduo 8 48, ,00000 Total 9 73,60000 Espessura 2 FV GL SQ QM F Tratamentos 1 90, , ,7802** Resíduo 8 36, ,55000 Total 9 126,40000 Espessura 3 FV GL SQ QM F Tratamentos 1 96, , ,6118** Resíduo 8 34, ,25000 Total 9 130,10000 ** Significativo ao nível de 1% de probabilidade (p<.01) * Significativo ao nível de 5% de probabilidade (.01 =<p<.05) Ns não significativo (p >=.05) Fonte: Os autores. Pode-se verificar que apenas na espessura 1 (78x150x3000mm) não houve alteração significativa em comparação com as demais espessuras analisadas, pois o Fcrítico foi de 5,3177, maior que 4,2667.

11 37 Já que a análise estatística foi realizada entre o material de Pinus taeda e de Pinus elliotti, sendo que nas mesmas análises com as espessuras 2 (78x150x3000mm) e 3 (20x100x3000mm) houve diferença estatística nos resultados, pois o Fcrítico de ambos foi de 11,2586, valor menor que o F. TABELA 3: Médias dos tratamentos 1,2 e 3. Médias de tratamento Espessura 1 P.taeda 13,80000 a P. elliotti 10,60000 a dms= 3,57115 Espessura 2 P.taeda 19,40000 a P. elliotti 13,40000 b dms= 3,10984 Espessura 3 P.taeda 20,40000 a P. elliotti 14,20000 b dms= 3,00557 Fonte: Os autores. O mesmo foi apresentado no resultado das médias conforme tabela 3, entre tratamento 1 (78x150x3000mm), tratamento 2 (20x150x3000mm) e tratamento 3(20x100x3000mm), na espessura 1 não houve diferença, nas demais houve diferença entre os tratamentos em relação a espécie e espessura.

12 38 4 CONCLUSÃO Através do trabalho realizado e dos dados coletados pode-se concluir que o Pinus elliotti se destaca em qualidade sobre o Pinus taeda. O Pinus taeda apresentou em todas as secagens maior número de defeitos em relação ao Pinus elliotti. Conclui-se também que quanto maior a espessura da madeira menor é o número de defeitos. As madeiras da espessura 3 (20x100x3000) que são menores apresentaram maiores defeitos. O defeito que se destacou em maior quantidade foi o encurvamento/arqueamento e o defeito que se destacou em menor quantidade foi a rachadura que quase não apareceu nas secagens. O encurvamento/ arqueamento apareceu em maior quantidade nas últimas pilhas, Lemos et al. (2013) afirma que o encurvamento em peças de madeira de Pinus sofre grande influência do posicionamento das peças na pilha de secagem. Rosso (2006) indica que devem ser colocadas placas de concreto sobre as peças superiores para reduzir a incidência de empenamentos. Recomenda-se estudos mais aprofundados sobre as diferenças da madeira de P. taeda e P. elliottii, as quais possam justificar a presença de mais defeitos na madeira do P. taeda.

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14 KLITZKE, Ricardo J.. Curso de Secagem da madeira. Disponível em: < Acesso em: 27 nov KRONKA,F; BERTOLANI,F; PONCE,R. A cultura do Pinus no Brasil. São Paulo: Sociedade Brasileira de Silvicultura, p. LEMOS, Vitor Silveira de et al. AVALIAÇÃO DE EMPENAMENTOS EM MADEIRA DE Pinus elliottii DE DIFERENTES ESPESSURAS SUBMETIDA Á SECAGEM EM ESTUFA CONVENCIONAL. Disponível em: < Acesso em: 25 nov PFEIL, Walter; PFEIL, Michele. Estruturas da Madeira. 6. ed. Rio de Janeiro: Ltc, p. ROSSO, Silviana. Qualidade da madeira de três espécies de Eucalyptus resultante da combinação dos métodos de secagem ao ar livre e convencional f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Engenharia Florestal, Departamento de Tecnologia de Produtos Florestais, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2006 SANTINI, Elio José; HASELEIN, Clóvis Roberto; GATTO, Darci Alberto. ANÁLISE COMPARATIVA DAS PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS DA MADEIRA DE TRÊS CONÍFERAS DE FLORESTAS PLANTADAS. Ciência Florestal, Santa Maria, v. 10, n. 1, p.85-93, SILVA, Paulo Henrique Muller da. TRATAMENTO E SECAGEM DA MADEIRA. Disponível em Acesso em: 19 out

15 41 SIMPÓSIO FLORESTAL DO RIO GRANDE DO SUL, 2., 1992, Rio Grande do Sul. SECAGEM DE MADEIRA. Es