XIV EBRAMEM - Encontro Brasileiro em Madeiras e em Estruturas de Madeira 28-30/Abril, 2014, Natal, RN, Brasil

Transcrição

1 XIV EBRAMEM - Encontro Brasileiro em Madeiras e em Estruturas de Madeira 28-30/Abril, 2014, Natal, RN, Brasil DETERMINAÇÃO DA VARIABILIDADADE DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS ENTRE ÁRVORES DE Protium Altisonii DO SEGUNDO CICLO DE CORTE DA FLORESTA NACIONAL DO TAPAJÓS 1 Diego L. Aguiar(lima.diego.raiuga@gmail.com), 2 Victor P. Moutinho(victor.ctmadeira@gmail.com), 2 Cláudia C. Cardoso(eng.ftal.claudiacardoso@gmail.com) 1 Universidade Federal do Oeste do Pará Instituto de Biodiversidade e Florestas Graduando do curso de Engenharia Florestal 2 Universidade Federal do Oeste do Pará Instituto de Biodiversidade e Florestas Docente/Técnico RESUMO: Os estudos mecânicos são necessários para conhecer a trabalhabilidade das espécies e qual tipo de função elas podem exercer. Neste trabalho, foram utilizadas árvores coletadas no segundo ciclo de corte da Floresta Nacional do Tapajós. O presente trabalho objetivou determinar as propriedades mecânicas de amostras de Protium altisonii e a variabilidade existente entre árvores. Para tal, foram abatidas sete árvores e retiradas duas pranchas da base para ensaios mecânicos. A exsicata foi analisada em laboratório para ratificar a espécie em estudo. Os ensaios foram realizados na máquina de ensaio universal DL da marca EMIC instalada no Laboratório de Tecnologia da Madeira da Universidade Federal do Oeste do Pará. Utilizou-se o delineamento inteiramente casualizado, com o teste Scott-Knott para diferenciação de médias. Por meio dos resultados, verificou-se que a resistência da espécie à compressão paralela às fibras é de 46,94 Mpa, enquanto que a flexão estática suportou 83,85 Mpa, com modulo de elasticidade de Mpa. A média de dureza janka na face trasnversal, tangencial e radial foram de 54,01; 35,33 e 32,08 Mpa, respectivamente. Houve diferença entre indivíduos na Compressão paralela e flexão estática. Ao realizar a comparação com outros trabalhos foi possível fazer o direcionamento da espécie. Palavras Chave: Propriedades mecânicas, compressão paralela às fibras, Amazônia. MECHANICAL CHARACTERISTICS BETWEEN TREES PROTIUM ALTISONII THE SECOND CYCLE CUT FOREST NATIONAL TAPAJÓS ABSTRACT: The mechanistic studies are needed to meet the workability of the species and what kind of role they can play. Trees collected in the second cutting cycle of the Tapajós National Forest were used in this study. This study aimed to determine the mechanical properties of samples of Protium altisonii and variability among trees. To this end, seven trees were felled and removed two boards the basis for mechanical tests. A voucher specimen was analyzed in the laboratory to see the species under study. Assays were performed in a universal testing EMIC DL brand installed in the Laboratory of Wood Technology, Federal University of Western Para - used in a completely randomized, with the Scott - Knott test for differentiation of medium machine design. By the results, it was found that the resistance of the species compression parallel to the fibers is MPa, while the bending bore MPa, modulus of elasticity of MPa. The average Janka hardness trasnversal, tangential and radial face were 54.01, and MPa, respectively. There were differences between individuals in parallel compression and bending. When we compared with other studies was possible to direct the species. Keywords: Mechanical properties, compression parallel to grain, Amazon.

2 D.L.Aguiar, V.H.P.Moutinho e C.C.Cardoso Determinação da variabilidade das pro. MEC. Entre árvores de Protium altisonii do 2º ciclo de corte da FLONA do Tapajós 1. INTRODUÇÃO Ultimamente a madeira está voltando a se destacar como um dos materiais utilizados para elementos estruturais e, isso se deve, a vários fatores, a exemplo do aumento da tecnologia empregada em seu beneficiamento, da industrialização de estruturas de madeira, a utilização de espécies de reflorestamento, a utilização de agentes preservantes com maior qualidade, entre outros fatores que influenciam na utilização da madeira como material estrutural (Andrade et al. 2013). O desconhecimento das propriedades das espécies madeireiras, que potencialmente podem servir como alternativa às espécies florestais com tendência a escassez, diminui suas oportunidades de utilização (Botelho, 2011), Haja vista que a constante utilização de espécies tradicionais, apesar do ótimo desempenho para determinado fim, pode acabar acarretando em sérios danos ecológicos, levando-a, inclusive, ao risco de extinção, a citar o mogno amazônico. Neste contexto, cita-as a Floresta Nacional do Tapajós Flona Tapajós, localizada as margens da BR-163, nas proximidades de Santarém-pará, criada na década de 70, visa proporcionar estudos referentes à dinâmica florestal da área. A Flona Tapajós é cenário de pesquisas que servem de bases para o manejo florestal e silvicultura. O local possui espécies que ainda não foram estudadas e que podem servir de alternativa para uma possível substituição das espécies que são tradicionalmente comercializadas, gerando assim uma oportunidade de equilíbrio na população florestal. Segundo a EMBRAPA 2011 a Floresta Nacional do Tapajós possui 124 ha é de grande importância para os estudos de Manejo e Silvicultura a partir de seu histórico de monitoramento que data desde a década de 70. No ano de 1979 foi realizada a colheita das árvores comerciais e desde então, contínuos inventários foram realizadas com o intuito de avaliar os impactos da exploração e acompanhar a evolução da floresta em recuperação e recomposição. Considera-se que na Amazônia legal apenas este sítio pode ser submetido ao 2º. ciclo de corte, de acordo com a legislação em vigor, e o seu monitoramento, permitiu informações da dinâmica florestal. Uma intensificação no uso da madeira como matéria-prima para fins industriais ou construtivos só pode ocorrer a partir do conhecimento adequado de suas propriedades, sejam elas físicas ou mecânicas (GONÇALVES et al. 2009). As propriedades mecânicas da madeira são influenciadas por diversos fatores, sendo os mais importantes a posição na árvore, a umidade, o tempo de duração da carga e a estrutura da madeira (PFEIL e PFEIL, 2003). Ainda segundo PFEIL e PFEIL (2003) é natural que a madeira sujeita a influência dos fatores ambientais pode apresentar variações em suas propriedades mecânicas. Sabe-se que as propriedades mecânicas da madeira são dependentes, principalmente, da densidade básica, da porcentagem de madeira juvenil, da espessura dos anéis, do ângulo das microfibrilas, da inclinação da grã, da quantidade de extrativos, do teor de umidade, da intensidade ao ataque de insetos, do tipo e da localização e quantidade de nós, dentre outros fatores (EVANS et al., 2000). O conhecimento das propriedades mecânicas da madeira é necessário para obter o potencial industrial das espécies em estudos e dessa forma direcionar a correta utilização do produto madeireiro. Combinados a outros fatores, a citar a resistência à degradação biológica e abiótica, facilidade de processamento com ferramentas, valor econômico de mercado, entre outros, permitem que as madeiras sejam classificadas em usos a que se mostram mais apropriadas, como, por exemplo, peças estruturais, ambientes internos e externos de habitações, mobílias, painéis e embalagens (ARAÚJO, 2007). Segundo Calil Junior (1998) apud Santos (2012), as propriedades mecânicas são responsáveis pela resposta da madeira quando solicitada por forças externas. Para que uma determinada madeira seja indicada a um tipo de utilidade é necessário levar em conta a sua resistência quando for usualmente utilizada, quanto as suas características anatômicas e morfológicas da espécie de origem. Estes ensaios são realizados em laboratório por meio de máquinas específicas que obedecem a normas para estes ensaios.

3 XIV Encontro Brasileiro em Madeiras e em Estruturas de Madeira (EBRAMEM 2014) de Abril, 2014, Natal, RN, Brasil No Brasil a norma seguida para ensaios mecânicos é regida pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) NBR 7190/1997. O teste de flexão estática consiste em aplicação de uma força em um terceiro ponto da amostra, a qual é sustentada por dois suportes, sendo obtida a mensuração da deformação da amostra, com o auxílio do deflectômetro e uma escala; Já o teste de dureza Janka, consiste em penetrar com uma esfera na superfície da amostra que estará em uma plataforma na máquina, que com a aplicação da força nas superfícies tangencial e radial, a máquina faz com que a esfera penetre até metade de diâmetro e o ensaio de tração perpendicular consiste na peça colocada na máquina em que um dos lados é fixo na máquina, e o outro tem mobilidade na cabeça sendo que, partes das amostras são então rompidas nas seções paralelas à tangencial de maneira que a força exercida atue sobre a grã de forma a segregar a peça (WANGAARD, 1950; GREEN et. al., 1999). Nesse contexto, objetivou-se caracterizar a determinação da propriedade mecânica de resistência a compressão paralela às fibras, dureza janka e flexão estática de amostras de sete arvores de Breu do gênero Protium, além de verificar a existência de variabilidade entre as árvores nativas desta espécie. 2. MATERIAL E MÉTODOS 2.2 Área de coleta e seleção de espécies A madeira utilizada neste estudo foi proveniente da Floresta Nacional do Tapajós FLONA, localizada entre as coordenadas 2 45 e 4 10 S e e 55º30 W no Km 83 da Rodovia Santarém-Cuiabá-BR-163, na área experimental da Embrapa Amazônia Oriental. O método de escolha da espécie foi com base no inventário florístico, tendo como critérios para a seleção da espécie: abundancia, frequência, dominância na área de estudo e insipiênciade estudo na área de tecnologia da madeira. 2.3 Identificação botânica e coleta de material No local, foram abatidas sete árvores aleatoriamente em floresta nativa visando a sua identificação e posteriormente a confecção de corpos de prova. A exsicata foi encaminhada para a Universidade Federal Rural da Amazônia, em Belém-Pará que pudesse ser feita a identificação da espécie em estudo. Para cada árvore foram retirados dois pranchões da base, os quais foram desdobrados em sarrafos e posteriormente, em corpos de provas para a análise mecânica de compressão paralela às fibras, dureza janka e flexão estática. 3.3 Ensaios Mecânicos Após o processo de coleta de material, deu-se início ao desdobro das toras de madeira e confecção dos corpos de prova, os quais foram enumerados para o devido controle. Depois dos corpos de prova serem desdobrados, verificou-se a correta orientação dos anéis de crescimento para que não houvesse a influencia de erros nos resultados e a correta medição dos mesmos. As análises seguiram as normas da ABNT 7190/97. Os valores obtidos pelos ensaios de flexão estática, compressão paralela às fibras e dureza janka em condição de equilíbrio a 12% de umidade, foram obtidos com o subsidio de uma máquina de ensaio universal DL 30000, marca EMIC, instalada no Laboratório de Tecnologia da Madeira da Universidade Federal do Oeste do Pará (Foto 1).

4 D.L.Aguiar, V.H.P.Moutinho e C.C.Cardoso Determinação da variabilidade das pro. MEC. Entre árvores de Protium altisonii do 2º ciclo de corte da FLONA do Tapajós Foto 1. Máquina de ensaio utilizada nos testes mecânicos. No procedimento de secagem à 12%, utilizou-se uma sala de aclimatação localizada no próprio laboratório, onde mantem-se a temperatura em 20 ± 2 C e a umidade relativa do ar em 65 ± 5 %. Para a análise dos dados, realizou-se uma estatística descritiva, por meio da estimativa da média dos testes realizados para a posterior verificação da variabilidade existente entre as árvores referentes a variação das propriedades da madeira, através do software SISVAR e em planilhas do Excel. O método estatístico usado para a análise de dados foi o Scott-Knott ao nível de 5% de probabilidade. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Com base nos ensaios mecânicos, verificou-se que a espécie Protium altisonii apresentou resistência à compressão paralela às fibras de 46,95 Mpa (tabela 1). Tabela 1. Valores médios para o teor de 12% de umidade das resistências mecânicas da madeira de Breu Propriedades Mecânicas Compressão paralela Dureza Janka Transversal Dureza Janka Tangencial Dureza Janka Radial Flexão MOR Flexão MOE Valor Médio (Mpa) 46,94 Mpa 54,01 Mpa 35,33 Mpa 32,08 Mpa 83,85 Mpa Mpa Nos testes de dureza janka os valores médios usados foram da tensão máxima na superfície transversal, tangencial e radial apresentando uma média de 54,01; 35,33 e 32,08 Mpa respectivamente. Na flexão estática, a espécie em estudo revelou uma média de 83,85 Mpa no módulo de ruptura e uma média no módulo de elasticidade no valor de Mpa. Ao comparar as características mecânicas obtidas de Protium altisonii com o estudo de Zenid (2009), pode-se verificar a semelhança entre algumas espécies, a citar Tauari (Couratari spp.), Quaruba (Vochysia spp.), Eucalipto Grandis (Eucalyptus grandis) e Cedrorana (Cedrelingua, caleniformis Ducke)(tabela 2), inferindo-se a contingência de

5 XIV Encontro Brasileiro em Madeiras e em Estruturas de Madeira (EBRAMEM 2014) de Abril, 2014, Natal, RN, Brasil utilização semelhante desta espécie estudada e ainda não comercializada visando, dessa forma, a diminuição da comercialização daquelas tão intensamente exploradas. Espécie Tabela 2. Média das espécies comparadas Média dos testes realizados Compressão Dureza Flexão Protium altisonii 46,9 Mpa 35,33 Mpa 83,8 Mpa Couratari spp. 46,8 Mpa 53,15 Mpa 88,8 Mpa Vochysia spp. 47,6 MPa 54,92 Mpa 91,2 MPa Eucalyptusgrandis 42,1 MPa 26,87 Mpa 75,6MPa Cedrelingua caleniformes 46,6 MPa 39,62 Mpa 77,8 MPa Verificou-se que os resultados obtidos são semelhantes às outras espécies, diferenciando minimamente nos números de dureza janka e flexão estática do Eucalipto grandis e cedrorana. Quanto a variabilidade, referente à flexão estática encontrada entre árvores (Tabela 3). Tabela 3. Variabilidade nos ensaios de Flexão Estática utilizando o módulo de Ruptura e o Módulo de elasticidade Propriedades Tratamento Teste Scott knott Protiumaltisonii Flexão estática: MOR a a b b b b b MOE a a a a a a CV (%) a 9,00 Médias seguidas pela mesma letra, não se diferenciam ao nível de 5% de significância de acordo com o teste Scott Knott; tratamento = árvore. Segundo o teste de Scott Knott, pode-se perceber que não houve diferença significativa no módulo de elasticidade, porém no módulo de ruptura, verificou-se que há diferença entre os indivíduos. Estas diferenças podem estar relacionadas a diferença na idade das árvores, ou algum problema ocorrido durante o crescimento das mesmas. Outra propriedade que pode ter sido influenciada é a presença de defeitos nos corpos de prova como, por exemplo, nós, rachaduras, envergamento, etc. Na compressão paralela às fibras, também foi encontrada diferença entre árvores como pode ser observado na tabela 4. 7,79

6 D.L.Aguiar, V.H.P.Moutinho e C.C.Cardoso Determinação da variabilidade das pro. MEC. Entre árvores de Protium altisonii do 2º ciclo de corte da FLONA do Tapajós Tabela 4. Variabilidade do teste de Compressão paralela às fibras Propriedades Tratamento Teste Scott knott Protium altisonii Compressão: Resistência Máxima a b c c c c c CV (%) 6,43 Médias seguidas pela mesma letra, não se diferenciam ao nível de 5% de significância de acordo com o teste Scott Knott; tratamento = árvore. Nos testes de Dureza Janka (Tabela 5) tanto a face transversal, tangencial e radial não apresentaram diferenças entre as árvores. Segundo Latorraca et al. (2000) o ambiente e a sua manipulação pode afetar as características da madeira e, consequentemente, sua qualidade assim como o raio de crescimento também pode interferir nas propriedades da madeira. Tabela 5. Variabilidade do teste de Dureza Janka Teste Scott knott Propriedades Tratamento Protiumaltisonii CV (%) Dureza Janka: Transversal a a a a a a a Tangencial a a a a a a a Radial a a a a a a 7,10 9,57 10,27

7 XIV Encontro Brasileiro em Madeiras e em Estruturas de Madeira (EBRAMEM 2014) de Abril, 2014, Natal, RN, Brasil Médias seguidas pela mesma letra, não se diferenciam ao nível de 5% de significância de acordo com o teste Scott Knott; tratamento = árvore. Tomazello Filho (1985), ao comparar duas espécies de eucalipto (E. microcoryse E.pilularis), observou que os valores de densidade básica aumentaram da medula para a casca o E. microcorys, e manteve-se praticamente constante para o E. gummifera. Provavelmente, o fato de haver uma diferença entre as árvores de Protium altisonii está relacionado a diferenças genéticas, diferença no lenho dos anéis de crescimento, ambiente e idades existentes entre as árvores estudadas. Notou-se que, por meio de comparação de resultados com as demais espécies citadas, o Breu possui potencial de utilização na construção civil, construções leves e molduras, construções gerais, acabamentos e divisórias, móveis, laminados e compensados e em outros usos como a fabricação de cabos de vassoura e lápis. 4. CONCLUSÃO Verificou-se que a espécie em estudo possui resistência média à compressão paralela às fibras de 46,94 MPa. Quanto à variabilidade, a espécie apresentou homogeneidade nas propriedades, exceto à resistência à compressão paralela às fibras e flexão estática. Com base em estudos realizados por outros autores, pode-se notar que esta espécie também possui potencial tecnológico para o uso em determinados fins como, por exemplo, na construção civil e fabricação de objetos. 5. REFERENCIAS a ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. Projeto de estruturas de madeira NBR Rio de Janeiro: p. ARAÚJO, HENRIQUE JOSÉ BORGES DE. "Relações funcionais entre propriedades físicas e mecânicas de madeiras tropicais brasileiras." Floresta 37.3 (2007). CARDOSO, C, C. Análise tecnológica das propriedades da madeira das espécies Qualeadinizii Ducke (mandioqueira), Nectandra dioica Mez. (louro preto) e Swartzialaurifolia Benth. (gombeira), com potencial madeireiro ocorrentes na região de Santarém, PA DE CÁSSIA TOMASI, J., TRAMONTINA, J., TRES, J., CHECHI, L., & TREVISAN, R. Propriedades físicas da madeira de ateleia glazioviana baill. EVANS, JOEL W., JOHN F. SENFT, AND DAVID W. GREEN. "Juvenile wood effect in red alder: analysis of physical and mechanical data to delineate juvenile and mature wood zones." Forest ProductsJournal 50.7/8 (2000): GONÇALVES, FABRÍCIO GOMES, ET AL. "Estudo de algumas propriedades mecânicas da madeira de um híbrido clonal de Eucalyptusurophylla X Eucalyptusgrandis." (2009). PFEIL, W.; PFEIL, M. Estruturas de madeira. 6.ed. Rio de Janeiro: LTC, p. PONCE, REINALDO HERRERO. "Madeira serrada de eucalipto: desafios e perspectivas." Seminário internacional de utilização da madeira de eucalipto para serraria (1995):

8 D.L.Aguiar, V.H.P.Moutinho e C.C.Cardoso Determinação da variabilidade das pro. MEC. Entre árvores de Protium altisonii do 2º ciclo de corte da FLONA do Tapajós SANTINI, ELIO JOSÉ, CLÓVIS ROBERTO HASELEIN, AND DARCI ALBERTO GATTO. "Análise comparativa das propriedades físicas e mecânicas da madeira de três coníferas de florestas plantadas." Ciência florestal 10.1 (2009). WANGAARD, F. F. The mechanical properties of wood. New York, EUA, ZENID, G. J. Madeira: uso sustentável na construção civil. Instituto de pesquisas tecnológicas IPT. 2ªed. São Paulo SP, 2009.