QUALIDADE DA MADEIRA JUVENIL DE CLONES DE EUCALIPTO CULTIVADOS NA REGIÃO NORTE DE MATO GROSSO

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO FACULDADE DE ENGENHARIA FLORESTAL Programa de Pós-Graduação em Ciências Florestais e Ambientais QUALIDADE DA MADEIRA JUVENIL DE CLONES DE EUCALIPTO CULTIVADOS NA REGIÃO NORTE DE MATO GROSSO LAERCIO SERENINE JUNIOR CUIABÁ-MT 2019

2 UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO FACULDADE DE ENGENHARIA FLORESTAL Programa de Pós-Graduação em Ciências Florestais e Ambientais QUALIDADE DA MADEIRA JUVENIL DE CLONES DE EUCALIPTO CULTIVADOS NA REGIÃO NORTE DE MATO GROSSO Orientador: Prof. Dr. Rafael Rodolfo de Melo Dissertação apresentada à Faculdade de Engenharia Florestal da Universidade Federal de Mato Grosso, como parte das exigências do Curso de Pós-Graduação em Ciências Florestais e Ambientais para obtenção do título de mestre. Cuiabá-MT 2019

3 Dados Internacionais de Catalogação na Fonte. S483q Serenine Junior, Laercio. Qualidade da madeira juvenil de clones de eucalipto cultivados na região norte de Mato Grosso / Laercio Serenine Junior xii, 75 f. : il. color. ; 30 cm. Orientador: Rafael Rodolfo de Melo. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Mato Grosso, Faculdade de Engenharia Florestal, Programa de Pós-Graduação em Ciências Florestais e Ambientais, Cuiabá, Inclui bibliografia. Ficha catalográfica elaborada automaticamente de acordo com os dados fornecidos pelo(a) autor(a). Permitida a reprodução parcial ou total, desde que citada a fonte.

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5 DEDICATÓRIA Dedico este trabalho a Deus e a minha família.

6 AGRADECIMENTOS Agradeço em primeiro lugar a Deus que permitiu que eu realizasse este trabalho sem maiores problemas e sempre com saúde. Aos meus pais amigos e à minha família, que sempre me apoiaram e me ajudaram da melhor forma possível. Tenho que deixar um agradecimento especial ao Tio Tião e a Tia Edna que me deixaram residir em sua casa durante os primeiros semestres do mestrado, assim como nos momentos que eu precisei. Ao professor Dr. Rafael Rodolfo de Melo, pela orientação, ajuda e toda atenção que disponibilizou sempre que precisei para a realização deste trabalho. Também ao Prof. Diego Martins Stangerlin, que também contribui significativamente para estre trabalho em diversas etapas. Ao professor Dr. Alexandre Florian da Costa por ter aceitado o convite de membro da banca examinadora. À empresa Flora Sinop, que permitiu que fossem retirados os materiais necessários para a realização da pesquisa e à Madeireira Made Mato Grosso que efetuou o desdobro das toras e cedeu um espaço para que as pranchas de madeira ficassem armazenadas por um período. Ao laboratório de tecnologia da madeira da UFMT Campus Sinop e aos alunos que fazem ou fizeram parte do grupo de estudos do laboratório, que me ajudaram a realizar os ensaios sempre que possível. À UFMT e FAPEMAT que contribuíram com a estrutura e aporte financeiro para a possível realização de toda a pesquisa. Por fim, ao Programa de Pós-graduação em Ciências Florestais e Ambientais (PPGCFA), que me proporcionou momentos especiais, permitiu-me conhecer pessoas competentes e importantes no cenário acadêmico, além de permitir-me conseguir este título, pra mim, muito importante.

7 Sumário RESUMO...xi ABSTRACT...xii 1. INTRODUÇÃO OBJETIVOS OBJETIVO GERAL OBJETIVOS ESPECÍFICOS REVISÃO BIBLIOGRÁFICA O GÊNERO EUCALYPTUS USOS DA MADEIRA DE EUCALYPTUS PROPRIEDADES DA MADEIRA PROPRIEDADES FÍSICAS DA MADEIRA Densidade Contração e Inchamento PROPRIEDADES MECÂNICAS Ensaios mecânicos de resistência CARACTERIZAÇÃO DA MADEIRA MATERIAL E MÉTODOS CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO AVALIAÇÃO DENDROMÉTRICA DO PLANTIO CLONAL ESCOLHA DOS MATERIAIS E PREPARO DAS AMOSTRAS OBTENÇÃO DA DENSIDADE BÁSICA NOS SENTIDOS AXIAL E RADIAL DETERMINAÇÃO DA VARIAÇÃO DIMENSIONAL OBTENÇÃO DA DENSIDADE APARENTE (12%) ENSAIOS MECÂNICOS ANÁLISE DOS RESULTADOS RESULTADOS E DISCUSSÃO SELEÇÃO DOS CLONES DENSIDADE BÁSICA NOS SENTIDOS AXIAL E RADIAL DETERMINAÇÃO DA VARIAÇÃO DIMENSIONAL DENSIDADE APARENTE (12%), COMPRESSÃO PARALELA E PERPENDICULAR ÀS FIBRAS FLEXÃO ESTÁTICA E DUREZA JANKA CONCLUSÕES REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...66

8 LISTA DE TABELAS TABELA 1. RESULTADOS DE DENSIDADE BÁSICA PARA O GENÊRO EUCALYPTUS EM DIFERENTES IDADES ENCONTRADOS NA LITERATURA TABELA 2. TIPOS DE CARACTERIZAÇÃO DA MADEIRA ESTABELECIDAS PELA NORMA NBR 7190 (ABNT, 1997), E OS ENSAIOS NECESSÁRIO PARA CADA UMA DELAS TABELA 3. CLASSES DE RESISTÊNCIA DAS DICOTILEDÔNIA NA UMIDADE PADRÃO DE 12% TABELA 4. RELAÇÃO DOS MATERIAIS EXISTENTES NO PLANTIO ESTUDADO TABELA 5. ENSAIOS MECÂNICOS REALIZADOS PARA A CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA DA MADEIRA DE CLONES DE EUCALIPTOS COM 60 MESES DE IDADE CULTIVADOS NA REGIÃO NORTE DE MATO GROSSO TABELA 6. VALORES MÉDIOS DE DIÂMETRO À ALTURA DO PEITO, ALTURA E MORTALIDADE E COMPARAÇÃO DE MÉDIAS TABELA 7. VALORES MÉDIOS DO VOLUME DA ÁRVORE, VOLUME POR HECTARE E VOLUME POR HECTARE/ANO E COMPARAÇÃO DE MÉDIAS TABELA 8. MATERIAIS SELECIONADOS PARA OS ENSAIOS TECNOLÓGICOS TABELA 9. MÉDIA DA DENSIDADE BÁSICA DA MADEIRA DE SEIS CLONES DE EUCALIPTO COM 5 ANOS DE IDADE E TESTE DE MÉDIAS TABELA 10. INTERAÇÃO DOS VALORES MÉDIOS DE DENSIDADE NOS SENTIDOS AXIAL E RADIAL DA MADEIRA DOS CLONES DE EUCALIPTO ESTUDADOS TABELA 11. VALORES MÉDIOS DE CONTRAÇÃO RADIAL, TANGENCIAL, VOLUMÉTRICA E COEFICIENTE ANISOTRÓPICO DE SEIS CLONES DE EUCALIPTO COM 5 ANOS DE IDADE E TESTE DE MÉDIAS TABELA 12. VALORES MÉDIOS DE RESISTÊNCIA (fc0,m) E MÓDULO DE ELASTICIDADE (Ec0,m) OBTIDOS NO ENSAIO DE COMPRESSÃO PARALELA ÀS FIBRAS; RESISTÊNCIA (fc90,m) E MÓDULO DE ELASTICIDADE (Ec90,m) OBTIDOS NO ENSAIO DE COMPRESSÃO PERPENDICULAR ÀS FIBRAS DA MADEIRA DE SEIS CLONES DE EUCALIPTO COM 5 ANOS DE IDADE E TESTE DE MÉDIAS....58

9 TABELA 13. VALORES MÉDIOS DE RESISTÊNCIA (fm,m) E MÓDULO DE ELASTICIDADE (EM,m) OBTIDOS NO ENSAIO DE FLEXÃO ESTÁTICA, DUREZA JANKA PARALELA ÀS FIBRAS (fh0,m), DUREZA JANKA NO SENTIDO RADIAL (fhradial,m) E DUREZA JANKA NO SENTIDO TANGENCIAL (fhtangencial,m), DA MADEIRA DE SEIS CLONES DE EUCALIPTO COM 5 ANOS DE IDADE E TESTE DE MÉDIAS TABELA 14. VALOR CARACTERÍSTICOS DE RESISTÊNCIA (fc0,k) E VALOR MÉDIO DO MÓDULO DE ELASTICIDADE (Ec0,m) OBTIDOS NO ENSAIO DE COMPRESSÃO PARALELA ÀS FIBRAS, VALORES MÉDIOS DE DENSIDADE BÁSICA E DENSIDADE APARENTE, DA MADEIRA DE SEIS CLONES DE EUCALIPTO COM 5 ANOS DE IDADE....64

10 LISTA DE FIGURAS FIGURA 1. PLANTIO CLONAL DE EUCALIPTO FIGURA 2. ESQUEMA DO ENSAIO DE COMPRESSÃO PARALELA ÀS FIBRAS FIGURA 3. ESQUEMA DO ENSAIO DE COMPRESSÃO PERPENDICULAR ÀS FIBRAS FIGURA 4. ESQUEMA DO ENSAIO DE FLEXÃO ESTÁTICA FIGURA 5. ESQUEMA DOS ENSAIOS DE DUREZA JANKA PARALELA E PERPENDICULAR ÀS FIBRAS FIGURA 6. MAPA DE LOCALIZAÇÃO DO PLANTIO CLONAL, EM REFERÊNCIA A UFMT CAMPUS SINOP/MT FIGURA 7. ÁREA EXPERIMENTAL FIGURA 8. ESQUEMA PARA OBTENÇÃO DAS AMOSTRAS UTILIZADAS PARA OS ENSAIOS FIGURA 9. PRANCHAS DE MADEIRA SECANDO À SOMBRA E POSTERIORMENTE DESDOBRADAS FIGURA 10. AMOSTRAS UTILIZADAS PARA OBTENÇÃO DA DENSIDADE BÁSICA NOS SENTIDOS LONGITUDINAL E RADIAL FIGURA 11. OBTENÇÃO DA DENSIDADE APARENTE SE UTILIZANDO DE PAQUÍMETRO, RÉGUA E BALANÇA FIGURA 12. ESQUEMA DO ENSAIO DE COMPRESSÃO PARALELA ÀS FIBRAS (a); DO ENSAIO DE COMPRESSÃO PERPENDICULAR ÀS FIBRAS (b); DO ENSAIO DE FLEXÃO ESTÁTICA (c); DOS ENSAIOS DE DUREZA JANKA PARALELA (d) E PERPENDICULAR ÀS FIBRAS (e)..42 FIGURA 13. GRÁFICO ILUSTRANDO OS VALORES MÉDIOS DE DENSIDADE APARENTE (12%) DA MADEIRA DE SEIS CLONES DE EUCALIPTO COM 5 ANOS DE IDADE E TESTE DE MÉDIAS....57

11 RESUMO O Eucalipto é uma das espécies mais importantes e a base da silvicultura florestal no Brasil. Porém, no estado de Mato Grosso estudos voltados aos plantios florestais ainda são bastante incipientes. Híbridos de Eucalyptus vêm apresentando elevado potencial, porém, para a região norte de Mato Grosso, não há um material genético produzido para as características edafoclimáticas da região e o eucalipto plantado no estado é utilizado quase que exclusivamente para fins energéticos. Logo, a sua caracterização tecnológica apresenta grande importância. Diante disso, o presente estudo teve por objetivo realizar a avaliação das propriedades tecnológicas da madeira juvenil de clones de eucalipto cultivados na região Norte do Mato Grosso. Para isso, foi feito a medição do diâmetro à altura do peito e altura de todas as árvores de um plantio contendo 21 clones de Eucalyptus plantados no município de Sinop. Com base na mortalidade e produtividade de cada material, foram escolhidos seis clones dentre os superiores, e destes abatidas cinco árvores aleatoriamente. Os clones selecionados foram utilizados para a caracterização tecnológica da madeira. Foram determinadas: a variação axial e radial da densidade básica da madeira; a retratibilidade da madeira foi determinada por meio das contrações lineares no sentido radial e tangencial, contração volumétrica, e determinação do coeficiente anisotrópico; a densidade aparente; e as propriedades mecânicas da madeira (compressão paralela, compressão perpendicular; flexão estática e dureza). Dentre os clones avaliados, o híbrido Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis foi que apresentou o melhor desempenho. Não foi possível determinar um padrão de comportamento na variação da densidade básica no sentido axial, porém, no sentido radial a densidade aumentou no sentido medula-casca. Em relação a variação dimensional, identificou-se que dois dos seis clones avaliados obtiveram a classificação da madeira como sendo excelente, já os outros materiais estudados foram classificados como madeira normal. Considerando os ensaios mecânicos, de maneira geral, os clones analisados obtiveram valores intermediários de resistência e rigidez, podendo ser empregadas em usos estruturais menos exigentes. Palavras-chave: densidade, propriedades mecânicas, retratibilidade, tecnologia da madeira. xi

12 ABSTRACT Eucalyptus is one of the most important species and the basis of forest forestry in Brazil. However, in the state of Mato Grosso, studies on forest plantations are still very incipient. Eucalyptus hybrids are showing high potential, yet, for the northern region of Mato Grosso, there is no genetic material produced for the region s edaphoclimatic characteristics and the eucalyptus planted in the state is used almost exclusively for energy purposes. Therefore, its technological characterization is of great importance. Thus, the present study aimed to evaluate the technological properties of juvenile wood from eucalyptus clones grown in northern Mato Grosso. For this, the diameter measurement at chest height and height of all the trees of a plantation containing 21 Eucalyptus clones planted in the city of Sinop. Based on the mortality and productivity of each material, six superior clones were chosen, and from these five randomly felled trees. The selected clones were used for the technological characterization of the wood. The following parameters were determined: axial and radial variation of the basic wood density; the wood shrinkability was determined by means of the linear and radial contractions, volumetric contraction, and determination of the anisotropic coefficient; the bulk density; and the mechanical properties of the wood (parallel compression, perpendicular compression, static bending and hardness). Among the clones evaluated, the hybrid Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis showed the best performance. It was not possible to determine a behavior pattern in the basic density variation in the axial direction, but in the radial direction the density increased in the spinal-shell direction. In relation to dimensional variation, it was identified that two of the six evaluated clones obtained the classification of the wood as excellent, since the other materials studied were classified as normal wood. Considering the mechanical tests, in general, the analyzed clones obtained intermediate values of resistance and rigidity, being able to be used in less demanding structural uses. Keywords: density, mechanical properties, shrinkability, wood technology. xii

13 1. INTRODUÇÃO As florestas plantadas estão cada vez mais presentes no fornecimento de madeira para diversos fins, em substituição à madeira oriunda de florestas nativas. O rápido crescimento, a produtividade das florestas plantadas e as tecnologias do setor florestal favorecem tal cenário (BENIN et al., 2017). Assim, pesquisas que buscam caracterizar tecnologicamente espécies provenientes de florestas renováveis e de ciclo curto estão cada vez mais frequentes. Dentre as espécies utilizadas para reflorestamento, as espécies do gênero Eucalyptus têm se destacado. O Brasil possui características edafoclimáticas favoráveis a plantios florestais com espécies do gênero Eucalyptus. A elevada produtividade, homogeneidade e a potencialidade de usos múltiplos destas espécies fazem com que haja crescimento de mercado consumidor desta matéria-prima, resultando no crescimento de produtores interessados no seu plantio (BRAZ et al., 2014). As florestas plantadas ocupam 7,84 milhões de hectares e apesar de representar menos de 1% do território nacional, são responsáveis por mais de 90% de toda a madeira utilizada para fins produtivos. Atualmente, os plantios de eucalipto ocupam 5,7 milhões de hectares, tendo um crescimento de 2,4% ao ano nos últimos cinco anos (IBÁ, 2017). O diversificado uso da madeira de eucalipto deve-se a quantidade de espécies, variedades e híbridos desse gênero. A qualidade desses materiais está intimamente ligada a um conjunto de fatores, tais como: idade, material genético, sítio, espaçamento, nutrição e interações ambientais (DOWNES et al., 1997). Além das diferenças entre os materiais genéticos, a qualidade do sítio afeta a produtividade da floresta de forma significativa, podendo então modificar a qualidade da madeira, alterando o uso do material (LARSON et al., 2001). Os programas de melhoramento genético vêm resultando em materiais com rápido crescimento e elevada produtividade, fazendo com que povoamentos florestais sejam colhidos cada vez mais jovens (LATORRACA e ALBUQUERQUE, 2000). Portanto, a avaliação da madeira 13

14 de plantios jovens é, atualmente, de grande importância, haja vista a tendência de colheita de árvores em idade precoce. A eficiente utilização de um material, principalmente para fins estruturais, está condicionada ao conhecimento de suas propriedades físico-mecânicas (VIVIAN et al. 2010). Segundo Marchesan (2016), para a obtenção de produtos de qualidade é de fundamental importância o conhecimento das propriedades físicas e mecânicas da madeira. São essas as propriedades que irão definir o correto uso da madeira, dentre eles, o uso estrutural. No estado de Mato Grosso, o Eucalipto, independentemente da espécie ou híbrido cultivado, é utilizado quase que exclusivamente para fins energéticos, principalmente em secadores de grãos e indústrias. Além disso, não há um material clonal que foi desenvolvido exclusivamente para a região norte do Estado. Devido a interação espécie-ambiente, as plantas podem apresentar comportamentos distintos quando plantados em ambientes diferentes, portanto não pode-se extrapolar resultados observados em um determinado ambiente para outros ambientes (KAGEYAMA E CASTRO, 1989). A avaliação dos materiais plantados no Mato Grosso é de grande relevância, pois permitirá que se faça a seleção de clones que comprovadamente terão sucesso em seu estabelecimento na região. Adicionalmente, estudos que busquem fazer a caracterização tecnológica desses materiais permitirá selecionar cultivares que tenham potencial para utilização diversificada da madeira, como por exemplo o uso estrutural. A silvicultura intensiva no estado de Mato Grosso encontra-se em fase inicial, sendo que fatores como altos preços de terras causados pela hegemonia agrícola da região, aliado a oferta ainda existente de madeira nativa e falta de demanda de madeira proveniente de floresta plantada dificultaram ao longo dos anos o desenvolvimento do setor. Porém, as restrições ambientais impostas para a exploração de vegetação nativa deve impulsionar o avanço da silvicultura, ampliando também as pesquisas relacionadas a qualidade da madeira. Neste sentido, a caracterização das propriedades físicas e mecânicas de espécies florestais, principalmente de espécies de rápido 14

15 crescimento, apresentam grande potencial para suprir uma escassez de informações no setor no Estado do Mato Grosso. Outro fator relevante é a idade, sendo que o estudo de madeiras juvenis podem trazer importantes resultados e parâmetros que permitirão definir utilizações mais diversificadas para madeiras colhidas precocemente. 15

16 2. OBJETIVOS 2.1 Objetivo geral O presente estudo tem por objetivo realizar a caracterização tecnológica da madeira juvenil de clones de eucalipto cultivados na região Norte do Mato Grosso. 2.2 Objetivos específicos Indicar quais clones apresentam maior potencial para implantação na região Norte do estado de Mato Grosso; Avaliar as propriedades físicas (densidade básica, densidade aparente e retratibilidade) e mecânicas (compressão paralela, compressão perpendicular; flexão estática e dureza) da madeira dos clones selecionados; Propor recomendações de usos para os clones que apresentem maior potencial de utilização na região. 16

17 3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 3.1 O gênero Eucalyptus No gênero Eucalypus encontram-se as mais bem-sucedidas espécies arbóreas plantadas comercialmente nas zonas tropicais. Isso se deve principalmente ao rápido crescimento, diversidade de espécies e atendimento a uma ampla gama de propósitos industriais (SANTOS, 2002). Por conta dessas características, os primeiros plantios de Eucalyptus no Brasil tiveram como objetivo o suprimento de matéria-prima para os setores de carvão e produção de celulose. As primeiras áreas implantadas no país foram no Estado do Rio Grande do Sul em A consolidação do gênero ocorreu a partir de 1903, na região de Jundiaí, Estado de São Paulo, através de iniciativas da Companhia Paulista de Estradas de Ferro, visando à produção de lenha para as locomotivas a vapor e dormentes para as estradas de ferro (ANDRADE, 1961). No ano de 2016, a área ocupada por plantios de eucalipto no país totalizou aproximadamente 5,7 milhões de hectares no país. Os Estados com as maiores áreas com o gênero plantado são: Minas gerais (24%), São Paulo (17%), Mato Grosso do Sul (15%) (IBÁ, 2017). O Mato Grosso não aparece dentre os destaques, demonstrando que a silvicultura do Eucalipto no Estado ainda é bastante incipiente. As pesquisas realizadas em universidades, institutos de pesquisa e empresas florestais estão se intensificando, tornado o Brasil um país de elevado nível técnico-científico nas diversas áreas da eucaliptocultura. Dentre as inúmeras áreas de pesquisa, deve-se destacar às de fisiologia, melhoramento e genética florestal, sendo que essas proporcionam o domínio de técnicas de propagação vegetativa e de obtenção de híbridos, além da de tecnologia da madeira, que proporciona a ampliação de seus usos (ALZATE et al., 2005). Segundo os autores supracitados, o estudo dos parâmetros da qualidade da madeira dos híbridos e espécies é fundamental, haja vista que o uso da madeira para usos múltiplos possui grande importância para o desenvolvimento do setor florestal brasileiro. 17

18 FIGURA 1 PLANTIO CLONAL DE EUCALIPTO. 3.2 Usos da madeira de Eucalyptus A madeira de eucalipto é amplamente utilizada pela sua qualidade e versatilidade de aplicação para diferentes produtos. A qualidade está intimamente ligada a matéria-prima usada para sua produção, que, por sua vez, depende de uma série de características físicas, químicas, anatômicas e mecânicas da madeira (FREDERICO, 2009). A madeira de eucalipto tem sido utilizada como madeira serrada em diversos países, como a Austrália, Chile, Nova Zelândia, África do Sul, Uruguai e Argentina (PONCE, 1995). No Brasil, porém, o uso do eucalipto como madeira serrada ainda é pequeno, sendo utilizado principalmente pelas indústrias de papel e celulose (34% da área plantada), por proprietários independentes que vendem a madeira in natura (29% da área plantada) e para energia (carvão vegetal e lenha) (14% da área plantada) (IBÁ, 2017). Porém, o gênero Eucalyptus possui enorme potencial do ponto de vista de fornecimento de matéria-prima para os diferentes setores madeireiros, inclusive o de madeira serrada. O gênero apresenta grande variabilidade considerando a resistência mecânica da madeira, sendo que esta pode variar de baixa a muito elevada. Isso ocorre principalmente 18

19 devido ao grande número de espécies, que, através dos programas de melhoramento genético, melhoram suas características a cada dia (OLIVEIRA, 1997). Santos et al. (2008), estudando a madeira juvenil de híbridos de eucalipto, concluíram que os materiais estudados apresentaram bons resultados para a utilização como madeira maciça, sendo uma opção para aumentar a rentabilidade econômica das florestas plantadas. Portanto, é um gênero que possuí grande importância para o setor florestal do país, haja vista que sua madeira pode ser utilizada para inúmeros fins, como celulose e papel, madeira sólida, móveis, bioenergia, dentre outros (HSING et. al, 2016). 3.3 Propriedades da madeira A madeira é utilizada como matéria-prima pelos seres humanos desde os primórdios, sendo que este é um material versátil e natural. As principais características da madeira são as propriedades físicas, das quais se destacam a densidade, umidade e a retratibilidade; e as propriedades mecânicas, das quais se destacam a resistência da madeira a compressão, flexão estática, cisalhamento e dureza (TSOUMIS, 1991). A busca de conhecimento sobre o uso de diferentes espécies florestais, através de estudos sobre suas propriedades tecnológicas, permite que o leque de opções de mercado chegue a um nível adequado, justificando as pesquisas de diferentes fontes de matéria-prima de origem florestal (CARVALHO et. al, 2015). A determinação das propriedades devem ser realizadas através de ensaios de laboratório especializados, utilizando-se de pequenas amostras e livres de defeitos, empregando-se normas técnicas que especificam os procedimentos e dimensões dos corpos de prova (ARAÚJO, 2007). A aplicação de uma mesma norma técnica permite que os resultados obtidos sejam reprodutíveis e comparáveis em qualquer tempo ou espaço, uniformizando as investigações (BERALDO, 1987). As principais normas utilizadas para a caracterização tecnológica da madeira são a norte-americana (ASTM) e a Pan-americana 19

20 (COPANT). Existe ainda o antigo Método Brasileiro MB26 de 1940, reeditado em 1980 como NBR 6230, correspondente à NBR 7190, de 1997, atual norma brasileira para a determinação das propriedades das madeiras (LOGSDON et al., 2008). 3.4 Propriedades físicas da madeira Densidade A densidade básica da madeira pode ser considerada como a quantidade de matéria lenhosa por unidade de volume ou, de modo inverso, o volume de espaços vazios inerentes à madeira (PERES et al., 2012). A densidade básica da madeira é reconhecida como um dos mais importantes parâmetros para avaliação da sua qualidade, por ser de fácil determinação e estar relacionada às suas demais características (SHIMOYAMA E BARRICHELLO, 1991). Segundo Oliveira et al. (2005), madeiras mais homogêneas, no que diz respeito a sua densidade, apresentam melhor comportamento nas operações de processamento, refletindo em uma maior uniformidade de suas demais propriedades tecnológicas. A densidade básica está associada a várias características da madeira. Ela varia de espécie para espécie, entre árvores da mesma espécie, radial e longitudinalmente em uma mesma árvore, ao longo da idade, com diferentes espaçamentos e locais de plantio (MOKFIENSKI et al., 2003; ALZATE et al., 2005) e em função da taxa de crescimento (TOMAZELLO FILHO, 1985; SOUZA et al., 1986). A variação longitudinal da densidade da madeira de eucalipto mostra ser decrescente com a altura, decrescente até certo ponto e crescente no topo da árvore ou crescente da base para o topo, não obedecendo a um padrão uniforme de variação (PANSHIN e ZEEUW, 1980). Já no sentido radial, o padrão de variação mais comum é o seu aumento da medula em direção à casca. A variação na espessura da parede das fibras e a consequente redução no diâmetro do lume, são os 20

21 principais responsáveis pelo aumento deste parâmetro no sentido medulacasca (TOMAZELLO FILHO, 1985). A variabilidade da maior parte das propriedades mecânicas da madeira pode ser estimada com base na variação da densidade. Essa boa correlação entre tais propriedades se deve principalmente as alterações nas dimensões das paredes celulares, sendo que a densidade tende a aumentar com a idade, em função do aumento da espessura da parede celular e diminuição da largura das células (VIVIAN et al., 2010). Segundo Panshin e Zeeuw (1980), a densidade, normalmente, aumenta rapidamente no período juvenil. Depois, este aumento se torna mais lento até atingir a maturidade, permanecendo mais ou menos constante. Os mesmos autores afirmam que as propriedades de resistência da madeira estão correlacionadas com a densidade. A presença de extrativos na madeira pode alterar a relação entre a densidade e as propriedades mecânicas, provocando aumento, principalmente na resistência à compressão axial da madeira. Em estudo realizado com Eucalyptus grandis aos 24, 36 e 72 meses de idade, foi observado que para a densidade básica, as dimensões das fibras e o diâmetro dos vasos do lenho das árvores, aumentaram com a idade e que as variações observadas nessas características, até 72 meses de idade, indicaram que o meristema cambial estava formando o lenho juvenil (SETTE JÚNIOR et. al., 2012). Santana et al. (2012) também obtiveram um aumento gradativo da densidade básica da madeira em um clone de Eucalyptus grandis e Eucalyptus uropylla, considerando as idades de 34, 48, 61, 74 e 86 meses. A Tabela 1 apresenta resultados encontrados de densidade básica da madeira de variados autores encontrados na literatura. 21

22 TABELA 1 RESULTADOS DE DENSIDADE BÁSICA PARA O GENÊRO EUCALYPTUS EM DIFERENTES IDADES ENCONTRADOS NA LITERATURA. Densidade Espécie Idade básica (g/cm³) Eucalyptus grandis 24 meses 0,430 Eucalyptus saligna 24 meses 0,436 Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla E. grandis x E. urophylla Eucalyptus grandis x Eucalyptus uropylla Autor Sette Junior et al. (2012) Trugilho et al. (1996) 27 meses 0,449 Hsing et al. (2016) 30 e 35 meses 36 meses 0,444 Eucalyptus sp. 48 meses 0,448 Eucalyptus grandis - 0,420 0,400 Braz et al. (2014) Gouvêa et al. (2011) Trugilho et al. (2015) Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) (2018) Considerando a variação da densidade básica da madeira no sentido longitudinal, Hsing et al. (2016), Alzate et al. (2005), Sette Júnior et al. (2012) e Lopes et al. (2011) obtiveram comportamentos distintos, demonstrando que não há um padrão definido para o gênero Eucalyptus. Considerando a variação radial, os autores concluíram que a densidade básica da madeira de eucalipto aumenta gradativamente no sentido medula-casca. Esse modelo foi retratado para diferentes espécies de eucalipto por diversos autores, dentre eles Panshin e Zeeuw (1980), Tomazello Filho (1985), Shimoyama e Barrichelo (1991), Oliveira (1997), Gonçalves (2006). 22

23 3.4.2 Contração e Inchamento Além da densidade básica da madeira, outra propriedade física de grande importância para se determinar os possíveis usos da madeira, assim como para a correta condução do processo de secagem da madeira é a retratibilidade (OLIVEIRA et al., 2010). A madeira é um material higroscópico, ou seja, é um material que pode inchar ou contrair pelos processos de adsorção e desorção, respectivamente, das moléculas de água contidas nos espaços submicroscópicos da parede celular (MORESCHI, 2014; CARVALHO et al., 2015). A densidade básica e a variação dimensional da madeira apresentam correlação positiva, sendo que as madeiras de maior densidade apresentam maior variação dimensional, devido à maior quantidade de parede celular por unidade de volume. O espessamento da parede celular durante o processo de absorção de água, é responsável pelo inchamento da madeira (TSOUMIS, 1991). A madeira contrai ou incha distintamente entre os três planos anatômicos, sendo que, de maneira geral, o plano tangencial é o mais afetado, seguido pelo plano radial e por fim, afetado de forma mínima, o plano longitudinal. Esse fenômeno é denominado anisotropia (PANSHIN E ZEEUW, 1980; MOREIRA, 1999; MORESCHI, 2014). O coeficiente de anisotropia é determinado pela razão entre as retrações tangencial e radial, sendo um importante índice no estudo das propriedades tecnológicas da madeira, uma vez que quanto mais elevado, maior a probabilidade de a madeira apresentar defeitos, como fendas (rachaduras), torções, empenamentos e abaulamentos (OLIVEIRA, 1988). Quanto mais próximo a 1,00 melhor será a qualidade da madeira para este parâmetro. Madeiras com fator anisotrópico superiores a 2,00 apresentam qualidade inferior e devem ser evitadas para fins exigentes em relação a sua trabalhabilidade, como móveis e esquadrias (DURLO E MARCHIORI, 1992). A madeira de Eucaluptys grandis possuí valores médios de 5,3% para contração radial, 8,7% para contração tangencial e 15,7% para a 23

24 contração volumétrica, segundo o Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT). 3.5 Propriedades mecânicas O interesse pela determinação das características mecânicas da madeira é justificado pelo fato de que, na maioria das situações de utilização, os esforços a que a madeira está submetida devem ser reconhecidos, possibilitando o correto dimensionamento dos vários componentes que formam o conjunto estrutural como um todo (TEIXEIRA, 2008). A avaliação das características mecânicas da madeira garantem segurança e qualidade ao produto final (ATHANÁZIO-HELIODORO, 2015). As propriedades mecânicas da madeira são dependentes de diversos fatores, dentre eles a densidade básica, a porcentagem de madeira juvenil, a largura dos anéis, o ângulo micro fibrilar, a inclinação da grã, a quantidade de extrativos, o teor de umidade, o sítio florestal, etc (LOBÃO et al., 2004). O teor de umidade influência as propriedades mecânicas da madeira de forma significativa até o ponto de saturação das fibras (PSF), sendo que quanto maior o teor de umidade, menor a resistência da madeira à esforços mecânicos (LOGSDON, 1998). Pinto (2007), Scanavaca Junior e Garcia (2004), definem o módulo de ruptura (MOR) e o módulo de elasticidade (MOE) como sendo dois parâmetros de grande importância na caracterização tecnológica da madeira. Embora o MOE não proporcione informações completas da madeira, altos valores deste parâmetro indicam alta resistência e baixa capacidade de deformação do material, qualificando-o para fins construtivos (KLOCK, 2000). Pinto (2007), assim como Sousa Júnior (2004), afirmam que por seu um material anisotrópico, a madeira possui propriedades mecânicas diferentes considerando os eixos ortogonais, sendo assim, suas propriedades mecânicas se diferenciam com a direção da carga em relação aos seus eixos. 24

25 A resistência mecânica é uma das mais importantes propriedades da madeira como material construtivo, sendo o fator primordial na construção de casas, pontes e demais construções de madeira (OLIVEIRA, 1997). De acordo com Carrasco e Moreira (2003), as principais vantagens da madeira são consequência de suas propriedades físicas e mecânicas, destacando-se: excelente relação resistência-peso, baixa condutibilidade térmica, facilidade de ligação com outros materiais de construção, possibilidade de execução de obras de grandes vãos livres, como as estruturas em madeira laminada colada, bom desempenho acústico, dentre outras. Existem diversos tipos de ensaios mecânicos para determinar a capacidade da madeira de resistir à ação de forças aplicadas. Os ensaios são realizados com pequenos corpos de prova, isentos de defeitos e com fibras bem orientadas. De maneira geral, as propriedades mecânicas são avaliadas em duas direções principais, sendo paralela e perpendicular às fibras (LEONELLO, 2011) Ensaios mecânicos de resistência - Compressão O ensaio de compressão paralela às fibras consiste na aplicação de uma carga no sentido das fibras da madeira, com velocidade controlada, determinada pela norma, até a peça atingir a ruptura (Figura 2). A partir desse ensaio é possível determinar a resistência e a rigidez da madeira a compressão paralela as fibras (MORESCHI, 2009). 25

26 FIGURA 2 ESQUEMA DO ENSAIO DE COMPRESSÃO PARALELA ÀS FIBRAS. Fonte: Adaptado de Melo (2010). O ensaio de compressão perpendicular às fibras consiste na aplicação de uma carga no sentido normal ou perpendicular às fibras da madeira, com velocidade controlada, determinada pela norma, até a peça atingir a ruptura (Figura 3). A partir desse ensaio é possível determinar a resistência e a rigidez da madeira a compressão perpendicular às fibras (MORESCHI, 2009). FIGURA 3 ESQUEMA DO ENSAIO DE COMPRESSÃO PERPENDICULAR ÀS FIBRAS. Fonte: Adaptado de Melo (2010). 26

27 Dentre as propriedades mecânicas mensuradas da madeira, a compressão paralela às fibras é a mais importante. Ela possui uma boa correlação com as demais propriedades mecânicas da madeira, sendo o parâmetro principal na classificação estrutural do material (ATHANÁZIO- HELIODORO, 2015). A resistência da madeira na direção normal ou perpendicular às fibras é aproximadamente 25% da observada na direção paralela às fibras, no caso do ensaio à compressão. Já a rigidez ou módulo de elasticidade na direção normal às fibras tem valores na faixa de 5% a 8% daquela na direção paralela às fibras (BODIG e JAYNE, 1993). Gonçalves et al. (2009), estudando clones do híbrido E. grandis x E. uropylla com 70 meses observaram valores de resistência à compressão paralela às fibras variando de 49,80 a 51,17 MPa. Santos et al. (2008), analisando vários híbridos de eucalipto e um clone de E. globulus, com idades de 7 e 8 anos, obtiveram valores médios de compressão paralela às fibras variando de 37,71 a 53,86 MPa, valores médios de compressão normal às fibras variando de 6,57 a 13,11 MPa. Lobão et al. (2004), analisando madeiras de E. grandis provenientes do mercado local, encontraram valor médio de resistência à compressão paralela às fibras de 40,3 MPa e valor médio do módulo de elasticidade de MPa. Valor próximo ao encontrado por Stangerlin et al. (2008), que estudando árvores de E. grandis com 15 anos de idade, obtiveram valor médio do módulo de elasticidade obtido por meio do ensaio de compressão paralela à fibras próximo da medula de MPa. - Flexão estática Segundo Oliveira (1997), a determinação da resistência e rigidez à flexão é uma das mais importantes propriedades da madeira considerando-a como material construtivo. Esse parâmetro é primordial na construção de casas, pontes, telhados, construções marítimas e demais construção de madeiras. O ensaio de flexão estática consiste numa carga que é aplicada tangencialmente aos anéis de crescimento na metade do comprimento de 27

28 um corpo de prova apoiado nos extremos (Figura 4), causando tensões e deformações até a ruptura da peça (LIMA JUNIOR et al., 2008). O módulo de ruptura (fm) e de elasticidade (EM) são obtidos simultaneamente no ensaio de flexão estática, sendo que o fm é um valor fornecido pela máxima tensão que pode atuar em um corpo de prova. Já a determinação do EM fornecerá a rigidez da madeira, ou seja, a capacidade da madeira em resistir à deformação quando sujeita a esforços externos de flexão (SCANAVACA JUNIOR e GARCIA, 2004; OLIVEIRA, 1997). FIGURA 4 ESQUEMA DO ENSAIO DE FLEXÃO ESTÁTICA. Fonte: Adaptado de Melo (2010). A resistência e o módulo de elasticidade à flexão são propriedades de fácil determinação, por conta disso são considerados pela norma norte americana (ASTM) como determinantes para a classificação da madeira em classes de resistência (ATHANÁZIO-HELIODORO, 2015). Considerando o ensaio de flexão estática de E. benthamii, Muller et al. (2014), obtiveram valor médio de resistência de 83,53 MPa e do módulo de elasticidade de 9754,67 MPa. Gonçalves et al. (2009), estudando clones do híbrido E. grandis x E. uropylla com 70 meses provenientes de talhadia simples e reforma, encontram resistência à flexão estática variando entre 82,95 e 83,21 MPa, módulo de elasticidade à flexão estática variando entre 9652 e 9798 MPa. Já Santos et al. (2008) observaram valores médios do módulo de elasticidade à flexão estática variando de a MPa para o E. globulus. - Dureza Dureza pode ser definida como a resistência da madeira à penetração de um corpo sólido através da aplicação de uma determinada força (CARVALHO, 2007). O método dureza Janka consiste basicamente 28

29 na determinação da tensão que produz a penetração de uma semiesfera de aço com área diametral de 1 cm² (Figura 5). Esse método tem sido usado no Brasil para a determinação da dureza de madeiras. Segundo Melo (2010), esta propriedade possui boa correlação com as demais propriedades de resistência da madeira, sendo utilizada também na comparação de propriedades entre espécies. A determinação da dureza pode ser feita em três direções da madeira, tangencial, radial e axial. É uma propriedade de grande importância pelo fato de influenciar na trabalhabilidade da madeira, e em sua utilização, como em pisos, entalhes, assoalhos, tacos e roletes (BORTOLETTO JUNIOR, 1993; TSOUMIS, 1991). FIGURA 5 ESQUEMA DOS ENSAIOS DE DUREZA JANKA PARALELA E PERPENDICULAR ÀS FIBRAS. Fonte: Adaptado de Melo (2010). Gérard et al. (1995) afirmaram que a dureza da madeira está correlacionada com a retratibilidade e com a densidade. Araújo (2007), estudando diversas espécies de madeiras tropicais brasileiras, encontrou forte correlação entre a dureza Janka e demais propriedades físicas e mecânicas. Para dureza Janka, Muller et al. (2014), encontram valor médio de resistência à dureza do E. benthamii na direção paralela às fibras de 5632,94 N, de resistência à dureza na direção radial de 5137,70 N e resistência à dureza na direção tangencial de 4137,43 N. Santos et al. (2008), encontraram valores médios de dureza Janka na face radial variando de 26,3 a 39,7 MPa e na face tangencial variando de 32,6 a 55,5 MPa para madeira de E. globulus. 29

30 3.6 Caracterização da madeira A caracterização tecnológica de madeiras de espécies florestais é feita através de ensaios físicos e mecânicos normalizados. A NBR 7190 (ABNT, 1997) é a norma brasileira que especifica projetos de estruturas de madeira e trata dos métodos de ensaio para determinação das propriedades físicas e mecânicas das madeiras. A norma mostra todas as notações que representam o tipo de resistência e especifica qual o tipo de caracterização que deve ser feito dependendo da espécie que está sendo avaliada. Quando a espécie tem suas propriedades desconhecidas, deve-se fazer a caracterização completa. Quando é uma espécie com propriedades pouco conhecidas e pouco usuais, deve- se fazer a caracterização mínima. Finalmente, quando é uma espécie usual e com suas propriedades conhecidas, deve- se fazer a caracterização simplificada. A Tabela 2 apresenta todos os ensaios que devem ser feitos para cada tipo de caracterização de madeira. Um fato importante que a norma NBR 7190 (ABNT, 1997) estabelece, é que a partir do teste de compressão paralela, se a madeira é conhecida, ou seja, é uma madeira usual, é possível fazer as estimativas de todos os outros tipos de resistência da madeira. A separação de lotes de madeira em classes de resistência tem por objetivo o emprego de madeiras com propriedades padronizadas, orientando a escolha do material para a correta elaboração de, principalmente, projetos estruturais. De acordo com Sales (1996), a classificação por classes de resistência permite ao projetista utilizar a madeira disponível na região de construção da estrutura, desde que os valores das propriedades mecânicas dos lotes das madeiras a serem empregados se enquadrem nas classes definidas pelo projeto. As classes de resistência especificas para as dicotiledônias encontram-se na Tabela 3. 30

31 TABELA 2 TIPOS DE CARACTERIZAÇÃO DA MADEIRA ESTABELECIDAS PELA NORMA NBR 7190 (ABNT, 1997), E OS ENSAIOS NECESSÁRIO PARA CADA UMA DELAS. Propriedade Completa Mínima Simplificada f c0 X X X f c90 X f t0 X X f t90 X f v0 X X f e0 X ρ ap X X ρ bas X X E c0 X X E c90 X fc0 resistência à compressão paralela às fibras; fc90 resistência à compressão normal às fibras; ft0 resistência à tração paralela às fibras; ft90 resistência à tração normal às fibras; fv0 resistência ao cisalhamento paralelo às fibras; fe0 resistência ao embutimento paralelo às fibras; ρbas densidade básica da madeira; ρaparente densidade aparente da madeira; Ec0 módulo de elasticidade na compressão paralela às fibras; Ec90 módulo de elasticidade na compressão normal às fibras; Fonte: NBR 7190/97 Adaptada TABELA 3 CLASSES DE RESISTÊNCIA DAS DICOTILEDÔNIA NA UMIDADE PADRÃO DE 12%. Classes fc0k (MPa) fvk (MPa) Ec0,m(MPa) ρbas,m ρaparente (kg/m³) (kg/m³) C C C C Fc0k resistência à compressão paralela às fibras, valor característico; fvk resistência ao cisalhamento, valor característico; Ec0,m módulo de elasticidade na compressão paralela às fibras, valor médio; ρbas,m densidade básica da madeira, valor médio; ρaparente densidade aparente da madeira. Fonte: NBR 7190/97 Adaptada. 31

32 4 MATERIAL E MÉTODOS 4.1 Caracterização da área de estudo O plantio clonal que foi utilizado para a retirada das amostras estava localizado na Empresa Flora Sinop Ltda., coordenadas geográficas 11 52'1.06"S; 55 28'10.68"W, município de Sinop-MT (Figura 6). A região possui um clima com duas estações bem definidas (seca/chuvosa) onde predomina o clima Tropical Chuvoso, tipo Aw segundo a classificação de Köppen (ALVARES et al., 2014), com precipitação média anual entre a mm/ano. A temperatura máxima anual é de 33 C com mínima de 27 C. O período chuvoso se concentra entre os meses de outubro a abril e o período seco entre os meses de maio a setembro. FIGURA 6 MAPA DE LOCALIZAÇÃO DO PLANTIO CLONAL, EM REFERÊNCIA A UFMT CAMPUS SINOP/MT. 32

33 O estudo foi realizado em um plantio clonal de Eucaliptos com 5 anos de idade (60 meses), onde encontravam-se implantados 21 clones de diferentes procedências (Tabela 4). O teste foi instalado em blocos casualizados com 4 repetições, sendo utilizado o espaçamento de 3 x 2 m. O solo do local de plantio possui percentuais de areia, silte e argila em 47,6%, 10,1% e 42,3% respectivamente, sendo caracterizado como de textura franco argilosa (SANTOS, 2012). Na área de plantio foi realizado calagem conforme recomendações da análise de solo, subsolagem com fosfato reativo e adubação de base com a formulação NPK , sendo também realizados nos primeiros dois anos 3 adubações de cobertura parcelados com a formulação NPK e aplicação de 20g de ácido bórico por muda. Nenhum desbaste foi realizado na área experimental até a realização deste estudo (Figura 7). FIGURA 7 ÁREA EXPERIMENTAL. 4.2 Avaliação dendrométrica do plantio clonal Foram mensurados o diâmetro a altura do peito (DAP) com fita métrica e a altura comercial (H) com hipsômetro, sendo considerada a primeira bifurcação na medição da altura comercial, além de ser aferido a mortalidade dos materiais a partir do censo. 33

34 TABELA 4 RELAÇÃO DOS MATERIAIS GENÉTICOS EXISTENTES NO PLANTIO ESTUDADO. N Espécie/Híbrido Clonal ou Seminal 1 Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis (EUCA 103) Clonal 2 Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis (EUCA 105) Clonal 3 Eucalyptus grandis x Eucalyptus resinifera (EUCA 608) Clonal 4 Eucalyptus camaldulensis (S23) Clonal 5 Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis (H13) Clonal 6 Eucalyptus camaldulensis x Eucalyptus sp. (1277) Clonal 7 Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis (Urograndis Acesita) Seminal 8 Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis (GG100) Clonal 9 Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis (IO42) Clonal 10 Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis (Urograndis Luiz A.) Seminal 11 Corymbia citriodora (Citriodora) Seminal 12 Eucalyptus camaldulensis (Camaldulensis) Seminal 13 Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis (F1H13) Clonal 14 Eucalyptus camaldulensis (F3C219) Clonal 15 Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis (F8) Clonal 16 Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis (F11) Clonal 17 Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis (H77) Clonal 18 Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis (I144) Clonal 19 Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis (I224) Clonal 20 Urograndis x Eucalyptus camaldulensis (VM 01) Clonal 21 Corymbia citriodora (CiLCA019) Seminal Com os dados coletados, foi estimado o volume médio da árvore de cada clone (Equação 1). O Fator de forma utilizado de 0,45 foi proposto por Oliveira et al. (1999), sendo um valor próximo ao estimado por Venturoli e Morales (2014) e utilizado por Santos et al. (2016). Adicionalmente foram estimados a produção e o Incremento Médio Anual (IMA) de cada material genético. 34

35 V = ( π DAP2 ) h f (Equação 1) Em que: V = Volume da árvore (m³) DAP = Diâmetro à altura do peito (cm) h = Altura comercial (m) f = Fator de Forma (0,45) 4.3 Escolha dos materiais e preparo das amostras A seleção dos indivíduos a serem utilizados na caracterização físico-mecânica foi realizada considerando os parâmetros dendrométricos (volume individual, volume por hectare) e a mortalidade. A partir destas informações foram selecionados 6 clones dentre os superiores, dos quais foram escolhidas 5 árvores de cada clone aleatoriamente, totalizando 30 árvores. As árvores foram abatidas com motosserra e a partir delas foram retirados 5 discos de cada árvore, sendo o primeiro na base (0% da altura comercial), o segundo a 25% da altura comercial, o terceiro a 50% da altura comercial, o quarto a 75 % da altura comercial e o quinto disco a 100% da altura comercial da árvore abatida (BENIN et. al, 2017; HSING et. al, 2016). De cada árvore abatida, também foi retirado um torete de 2,00 metros de comprimento, partindo da base, os quais foram encaminhados para uma serraria local (Figura 8). Os discos, obtidos ao longo do fuste das árvores foram destinados à produção de sub-amostras, sendo estas separadas de acordo com a posição relativa à medula, as quais foram destinados à realização do ensaio de determinação da densidade básica no sentido longitudinal (base-topo) e no sentido radial (medula-casca), conforme ilustrado na Figura 8. 35

36 FIGURA 8 ESQUEMA PARA OBTENÇÃO DAS AMOSTRAS UTILIZADAS PARA OS ENSAIOS. Os toretes obtidos foram encaminhados para serraria, e desdobradas, sendo retirada uma prancha central de cerca de 8 cm de espessura, conforme recomendação da Comisión Panamericana de Normas Técnicas (COPANT) 458 (1972). Posteriormente, as pranchas foram submetidas a secagem ao ar livre por aproximadamente 90 dias e encaminhadas para uma marcenaria para manufatura das amostras (Figura 9), sendo essas destinadas aos demais ensaios físico-mecânicos da madeira. FIGURA 9 PRANCHAS DE MADEIRA SECANDO À SOMBRA E POSTERIORMENTE DESDOBRADAS. 36

37 De cada prancha, foram retirados os corpos de prova, que foram acondicionados em câmara climatizada até a madeira atingir a umidade de equilíbrio de, aproximadamente, 12%. Foi utilizado, para cada clone selecionado, um lote formado por cinco árvores, sendo retirados quatro corpos de prova de cada árvore, totalizando 20 amostras para a realização de cada ensaio. 4.4 Obtenção da densidade básica nos sentidos axial e radial De cada disco, foram retirados 3 corpos de prova considerando a posição radial (próximo a medula, posição intermediária e próxima a casca) resultando em um total de 15 corpos de prova por árvore e 75 corpos de prova por clone (Figura 10). Os corpos de prova retirados dos discos foram devidamente identificados e posteriormente imersos em água até atingirem massa constante (completa saturação das paredes celulares). Subsequentemente, foram tomados para cada corpo de prova, o volume saturado, obtido pela massa do líquido (água) deslocado, e a massa seca da madeira, obtida após a secagem em estuda a 103 C (VITAL, 1984). A densidade básica foi determinada pela relação entre a massa seca e o volume saturado, conforme a Equação 2. ρ b = M0 Vsat (Equação 2) Em que: ρb = Densidade básica (g/cm³) M0 = Massa Seca (g) do corpo de prova. Vsat = Volume Saturado (cm³) do corpo de prova. 37

38 FIGURA 10 AMOSTRAS UTILIZADAS PARA OBTENÇÃO DA DENSIDADE BÁSICA NOS SENTIDOS LONGITUDINAL E RADIAL. 4.5 Determinação da variação dimensional De cada prancha foram retirados 4 corpos de prova com dimensões de 2 x 2 x 10 cm, resultando em um total de 20 corpos de prova para cada clone. Os corpos de prova foram devidamente identificados e medidos utilizando-se de um paquímetro digital de 0,01 mm de precisão. Esses foram medidos primeiramente na umidade de equilíbrio, e posteriormente foram submetidos à saturação em água por um período de 26 dias, sendo feito o acompanhamento diariamente. Posteriormente os corpos de prova foram submetidos a secagem a 103 C até atingirem massa constante. Em seguida, foi realizado o ensaio de retratibilidade linear nos sentidos longitudinal, radial e tangencial (Equação 3) e a retratibilidade volumétrica (Equação 4), conforme padronizado pela norma COPANT 462 (1972). Para auxiliar na análise dos resultados foram utilizados adicionalmente informações referentes ao fator de anisotropia, obtido pelas relações entre a retratilidade tangencial e radial (Equação 5). R (L,R,T) = D v D s D v * 100 (Equação 3) 38

39 R (V) = V v V s V v * 100 (Equação 4) F (A) = R T R R (Equação 5) Em que: R (L, R, T) = Retratibilidade linear longitudinal, radial ou tangencial (%); R (V) = Retratibilidade volumétrica (%); F (A) = Fator de Anisotropia; DV = Dimensão da peça de madeira verde (cm); DS = Dimensão da peça de madeira seca (cm); VV = Volume da madeira verde (cm³); VS = Volume da madeira seca (cm³). 4.6 Obtenção da densidade aparente (12%) De cada prancha foram retirados 4 corpos de prova com dimensões de 5 x 5 x 20 cm, resultando em um total de 20 corpos de prova para cada clone. A densidade aparente (12%) foi obtida a partir das dimensões e peso das amostras, conforme recomendações da NBR 7190 (ABNT, 1997). As dimensões de cada amostra foram obtidas utilizando um paquímetro digital de 0,01 mm de precisão, e a massa em uma balança de precisão (Figura 11). A densidade foi calculada utilizando a Equação 6. ρ ap = M V (Equação 6) Em que: ρap = Densidade aparente (g/cm³); M = Massa (g) do corpo de prova a 12% de umidade; V = Volume (cm³) do corpo de prova a 12% de umidade. 39

40 FIGURA 11 OBTENÇÃO DA DENSIDADE APARENTE SE UTILIZANDO DE PAQUÍMETRO, RÉGUA E BALANÇA. 4.7 Ensaios Mecânicos De cada prancha foram retirados 4 corpos de prova para cada um dos ensaios mecânicos, resultando em um total de 20 corpos de prova para cada clone. Os corpos de prova foram devidamente identificados e posteriormente realizados o ensaios mecânicos, seguindo as recomendações da ASTM D 143 (2014), na máquina universal de ensaios, com capacidade de aplicar uma carga de 30 toneladas, localizada no laboratório de tecnologia da madeira da Universidade Federal do Mato Grosso (UFMT). A Tabela 5 apresenta os ensaios mecânicos realizados, e a Figura 12 demonstra os esquemas de cada ensaio mecânico. 40

41 TABELA 5 ENSAIOS MECÂNICOS REALIZADOS PARA A CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA DA MADEIRA DE CLONES DE EUCALIPTOS COM 60 MESES DE IDADE CULTIVADOS NA REGIÃO NORTE DE MATO GROSSO. Ensaio Realizado Dimensão dos Corpos de Provas Parâmetros Obtidos Compressão Paralela às Fibras Compressão Perpendicular às Fibras 5 x 5 x 20 cm fc0,m e Ec0,m 5 x 5 x 15 cm fc90,m e Ec90,m Flexão Estática 2 x 2 x 30 cm fm,m e EM,m Dureza Janka* 5 x 5 x 15 cm fh0,m, fh Radial,m e fh Tangencial,m fc0,m valor médio de resistência à compressão paralela às fibras; Ec0,m valor médio do módulo de elasticidade obtido no ensaio de compressão paralela às fibras; fc90,m valor médio de resistência à compressão normal às fibras; Ec90,m valor médio do módulo de elasticidade obtido no ensaio de compressão normal às fibras; fm,m valor médio de resistência à flexão estática; EM,m valor médio do módulo de elasticidade obtido no ensaio de flexão estática; fh0,m valor médio de resistência à dureza Janka paralela às fibras; fh Radial,m valor médio de resistência à dureza Janka no sentido radial às fibras; fh Tangencial,m valor médio de resistência à dureza Janka no sentido tangencial às fibras; Fonte: NBR 7190/97 Adaptada. *Para determinação da Dureza Janka foram realizadas seis leituras, sendo duas em cada uma das faces do corpo de prova (axial, tangencial e radial). 41

42 a) b) c) d) e) FIGURA 12 ESQUEMA DO ENSAIO DE COMPRESSÃO PARALELA ÀS FIBRAS (a); DO ENSAIO DE COMPRESSÃO PERPENDICULAR ÀS FIBRAS (b); DO ENSAIO DE FLEXÃO ESTÁTICA (c); DOS ENSAIOS DE DUREZA JANKA PARALELA (d) E PERPENDICULAR ÀS FIBRAS (e). 42