Aplicação do método de ensaio das frequências naturais de vibração para obtenção do módulo de elasticidade de peças estruturais de madeira

Existem diversas técnicas para caracterização do módulo de elasticidade de madeiras e, dentre as atualmente empregadas, destacam-se aquelas que utilizam as frequências naturais de vibração, por serem técnicas não destrutivas e, portanto, apresentarem resultados que podem ser repetidos e comparados ao longo do tempo. Este trabalho teve como objetivo avaliar a eficácia, dos métodos de ensaios baseados nas frequências naturais de vibração comparando-os aos resultados obtidos na flexão estática na obtenção das propriedades elásticas em peças estruturais de madeira de reflorestamento que são usualmente empregadas na construção civil. Foram avaliadas 24 vigas de Eucalyptus sp. com dimensões nominais (40 x 60 x 2.000 mm) e 14 vigas de Pinus oocarpa com dimensões nominais (45 x 90 x 2.300 mm), ambas sem tratamento; 30 pranchas com dimensões nominais (40 x 240 x 2.010 mm) e 30 pranchas com dimensões nominais (40 x 240 x 3.050 mm), ambas de Pinnus oocarpa e com tratamento preservativo à base de Arseniato de Cobre Cromatado - CCA. Os resultados obtidos apresentaram boa correlação quando comparados aos resultados obtidos pelo método mecânico de flexão estática, especialmente quando empregada a frequência natural de vibração longitudinal. O emprego da frequência longitudinal mostrou-se confiável e prático, portanto recomendada para a determinação do módulo de elasticidade de peças estruturais de madeira. Verificou-se ainda que, empregando a frequência longitudinal, não há necessidade de um suporte específico para os corpos de prova ou calibrações prévias, reduzindo assim o tempo de execução e favorecendo o ensaio de grande quantidade de amostras.

Relação das propriedades mecânicas e densidade de postes de madeira de eucalipto com seu estado de deterioração

Este trabalho apresenta correlações obtidas entre propriedades mecânicas, densidade e o estado de deterioração de postes de eucalipto novos e retirados de serviço. O estado de deterioração foi determinado por inspeções em campo de postes da rede de distribuição de energia elétrica no sul do Brasil. Postes em diferentes estados de deterioração foram retirados da rede para os ensaios de flexão estática e medidas de densidade. Os testes mecânicos indicaram que os valores médios da resistência a flexão e da rigidez decrescem com o estado de deterioração do eucalipto. Entretanto, verificou-se uma grande variação nessas medidas com diferentes classes de deterioração apresentando resistência mecânica residual similar. Esse comportamento pode ser explicado pela influência da densidade da madeira nas correlações entre propriedades mecânicas e o estado de deterioração dos postes. Madeiras menos densas podem apresentar baixa resistência mecânica residual mesmo sem apresentar sinais de deterioração. O estudo da caracterização da madeira de eucalipto indicou que o estado de deterioração avaliado pela inspeção em campo, por si só não é um bom indicativo para prever a durabilidade das estruturas de madeiras, fazendo-se necessária uma análise preliminar da densidade da mesma.

Extração e caracterização de hemiceluloses de Pinus radiata e sua viabilidade para a produção de bioetanol

As galactoglucomananas são as principais frações de hemiceluloses presentes nas madeiras moles e contêm, principalmente, as hexoses galactose, glicose e manose. O isolamento eficiente e seletivo dessas hemiceluloses é um obstáculo crítico a superar para sua utilização. Os objetivos deste trabalho foram extrair e caracterizar soluções aquosas ácidas e neutras de hemiceluloses de cavacos de madeira de Pinus radiata, bem como avaliar sua viabilidade para a produção de bioetanol. As hemiceluloses em P. radiata representam 26 g/100 g de madeira (base seca), e as hexoses são responsáveis por aproximadamente 64% dessa quantidade. De acordo com as diferentes condições de extração, cerca de 50% da fração hemicelulósica foi solubilizada e recuperada depois de uma precipitação com etanol. As frações recuperadas de hemiceluloses estavam na forma de oligômeros com peso molecular médio (Mw) variando entre 4x10³ e 4x10(5) g/mol. Os oligômeros hemicelulósicos foram hidrolisados com ácido sulfúrico diluído e os hidrolisados concentrados até aproximadamente 70 g/L hexosas e fermentados pela levedura Saccharomyces cerevisiae. Os resultados de fermentação indicaram que os açúcares obtidos dos extratos ácidos e neutros foram fermentados com rendimentos máximos de etanol de 63% e 54% (22 g/L e 19 g/L), respectivamente. A conversão de hemiceluloses da madeira em etanol é viável, porém seu baixo rendimento faz que o processo não seja economicamente atrativo, razão por que melhorias no processo ou usos alternativos das hemiceluloses devem ser avaliados.

Classificação de lâminas de madeira de Pinus spp. contaminadas por fungos manchadores

A busca por novas tecnologias que garantam a uniformidade da qualidade dos produtos tem se tornado constante, assim este trabalho teve como objetivo estudar a potencialidade de medidas espectroscópicas combinadas a ferramentas estatísticas para classificação de lâminas de madeiras de Pinus spp. contaminadas por fungos manchadores. As amostras foram coletadas em processo industrial, e observou-se que algumas lâminas estavam contaminadas por fungos manchadores. Assim, utilizou-se este material para investigar a influência dessa mancha azul em metodologias espectroscópicas e a possibilidade de discriminação dessa contaminação. Desse material contaminado foram capturados os espectros, na faixa de 400 a 1000 nm. Com esses dados, realizou-se uma análise exploratória por Componentes Principais (PCA) e classificação via SIMCA, em que se verificou a discriminação eficiente em dois grupos, madeiras sadias e contaminadas. Observou-se que a técnica de espectroscopia óptica preenche os requisitos necessários para uma possível aplicação na classificação de lâminas no processo produtivo.

Módulo de elasticidade em vigas de madeira de dimensões estruturais pelo método dos mínimos quadrados

Este trabalho propõe uma metodologia alternativa de cálculo fundamentada no Método dos Mínimos Quadrados para a obtenção do módulo de elasticidade na flexão de vigas de madeira com dimensões estruturais. As equações desenvolvidas requerem o conhecimento de um ou cinco pontos de deslocamentos medidos ao longo do comprimento das peças. Esse método permite maior precisão sobre a variável resposta e tem como base o ensaio de flexão estática a três pontos. A metodologia proposta foi empregada em concordância com as recomendações da norma Brasileira NBR 7190:1997, adaptada para peças de dimensões estruturais. Os ensaios mecânicos foram realizados em sete peças de madeira Corymbia citriodora com 540cm de comprimento, 15cm de altura e 5cm de largura. Em testes preliminares determinou-se o valor da força responsável por provocar um deslocamento vertical no meio do vão de L/200, sendo L a distância entre os apoios das vigas. A força obtida foi dividida em sete incrementos iguais (39,60N), fornecendo sete valores de deslocamento distintos. Os resultados de ambas as metodologias mostraram-se convergentes à medida que os deslocamentos se aproximaram da razão L/200, validando o uso desta relação. Os resultados do intervalo de confiança entre médias indicaram equivalência estatística entre os módulos de elasticidade por ambas as formas de cálculo e para os sete incrementos de deslocamentos. Em razão da possível presença de defeitos e da heterogeneidade da madeira, os resultados obtidos não devem ser extrapolados para outras madeiras de mesma ou de espécies diferentes, justificando o uso da presente metodologia de cálculo em cada pesquisa desenvolvida.

Estudo da decomposição térmica da madeira de oito espécies da região do Seridó, Rio Grande do Norte

Este trabalho teve como objetivo avaliar o perfil de decomposição térmica da madeira de oito espécies utilizando as técnicas de termogravimetria (TGA) e calorimetria diferencial exploratória (DSC), bem como a consistência desses métodos para decidir quais espécies devem ser indicadas para produção de energia e carvão vegetal, comparando-os com os rendimentos gravimétricos da carbonização obtidos a partir de carbonizações em mufla de laboratório. Para as análises por TGA e DSC, amostras de serragem foram aquecidas à taxa de 10 °C min-1, sob atmosfera de nitrogênio, em vazão de 50 ml min-1 até a temperatura final de 600 °C. Foram determinados os valores de densidade básica e poder calorífico superior da madeira. As carbonizações foram realizadas em mufla de laboratório à taxa de 50 °C h-1 até a temperatura máxima de 450 °C, obtendo-se os rendimentos em carvão vegetal. Também foram determinados os valores de densidade aparente do carvão das oito espécies após a carbonização. Os resultados das análises térmicas indicaram perfis de decomposição pirolítica das madeiras e evidenciaram aquelas mais estáveis à ação térmica. O comportamento da estabilidade térmica das madeiras das oito espécies foi confirmado pela análise dos rendimentos da carbonização em mufla, em comparação com a análise por TGA e DSC. As madeiras de Aspidosperma pyrifolium e Mimosa tenuiflora apresentaram maior estabilidade térmica e, portanto, maiores rendimentos em carvão vegetal, bem como maiores densidades aparentes. As técnicas de termogravimetria e calorimetria diferencial exploratória são satisfatórias para avaliação da decomposição térmica das madeiras e garantem consistência na escolha de madeiras que resultam em maior rendimento e maior qualidade do carvão vegetal.

Influência da idade na geração de modelos de espectroscopia NIR, para predição de propriedades da madeira de Eucalyptus spp.

O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de modelos NIRS para predizer as propriedades físicas e químicas de madeiras de Eucalyptus, com idades variando de 3 a 7 anos. Foram utilizadas 136 amostras e realizadas análises laboratoriais de densidade básica, teores de lignina e extrativos. Amostras de cavacos foram moídas em moinho tipo ciclone, para coleta de espectros NIR. Os modelos foram desenvolvidos por regressão de mínimos quadrados parciais (PLS), sendo testadas transformações matemáticas. Para validação dos modelos, foram utilizados grupos de amostras externas com diferentes idades, que não participaram no desenvolvimento do modelo. Os modelos desenvolvidos resultaram em consideráveis coeficientes de determinação para densidade básica (R² 0,84 a 0,89) e lignina (R² 0,72 a 0,88), mas os melhores valores foram encontrados para o teor de extrativos (R² 0,92 a 0,98). Pelos valores de relação de desempenho de desvio (RPD), verificou-se que amostras com idades diferentes das utilizadas no desenvolvimento dos modelos não apresentaram boas predições, exceto para densidade básica cujos modelos desenvolvidos especificamente para as idades de 3 e 7 anos, predisseram satisfatoriamente amostras com idades entre 4 e 6 anos.

Comparação entre valores de ensaios experimentais e calculados da resistência ao embutimento da madeira de Pinus taeda L.

Para dimensionar ligações entre membros estruturais de madeira com pinos metálicos (pregos ou parafusos), dois fenômenos devem ser levados em consideração: a flexão do pino metálico e a resistência da madeira ao embutimento. A norma brasileira ABNT NBR 7190:1997 preconiza a metodologia empregada em ensaios laboratoriais para determinação da resistência da madeira ao embutimento com pino metálico e, na ausência dos ensaios, especifica relações para estimar a resistência da madeira ao embutimento a partir da resistência na compressão. O objetivo desta pesquisa consistiu na comparação entre valores de resistência ao embutimento da madeira determinados experimentalmente e calculados utilizando parâmetros recomendados pela ABNT NBR 7190:1997. Pelos resultados dos testes de hipótese, pode-se concluir que a estimativa da resistência ao embutimento paralelo às fibras proposta pela ABNT NBR 7190:1997, que estabelece equivalência com os resultados de compressão na mesma direção, mostrou-se precisa para as madeiras de Pinus taeda L.. Entretanto, o mesmo não foi observado na direção normal em relação às fibras, possivelmente explicada pelo valor do coeficiente áe presente na equação para o cálculo de fe90.

Correlações entre as propriedades da madeira e do carvão vegetal de híbridos de eucalipto

Foram estudadas madeiras de híbridos de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla, em três idades diferentes, com o objetivo de avaliar o comportamento da madeira e do carvão vegetal produzido diante do aumento controlado de temperatura, bem como verificar a influência das características da madeira sobre o carvão vegetal. Foram realizadas análises químicas (extrativos totais, lignina, holocelulose, celulose, cinza e análise elementar) e térmicas (análise termogravimétrica - TG, análise térmica diferencial - DTA e calorimetria 1,67 ºC min-1 e temperatura final de 450 ºC. No carvão vegetal produzido, foram realizadas análise imediata, elementar e térmica. A densidade básica da madeira correlacionou-se positivamente com a relação carbono/ hidrogênio (C/H) e negativamente com os teores de cinza, nitrogênio, oxigênio, enxofre e relação siringil/ guaiacil (S/G). Os teores de cinza, nitrogênio, enxofre e S/G da madeira correlacionaram-se positivamente entre si e negativamente com a variável C/H da madeira. O teor de carbono fixo (TCF), o poder calorífico do carvão vegetal, o teor de carbono elementar e a relação C/H correlacionaram-se positivamente entre si e negativamente com o teor de materiais voláteis (TMV). O teor de lignina correlacionou-se positivamente com o rendimento gravimétrico em carvão (RGC) e negativamente com o TCF.

Métodos de delimitação dos lenhos juvenil e adulto de três folhosas e propriedades biométricas de suas fibras

Diante da importância do conhecimento das respectivas regiões do lenho juvenil e adulto para a indústria de base madeireira, este estudo foi realizado com o objetivo de delimitar, por meio das metodologias de retas de regressão e do incremento anual, as regiões dos lenhos juvenil e adulto das madeiras de açoitacavalo, nogueira-pecã e plátano. O parâmetro anatômico utilizado nas delimitações foi o comprimento de fibra. Adicionalmente, foram medidas outras propriedades anatômicas: diâmetro de fibra, diâmetro de lume e espessura de fibra. As propriedades das fibras foram descritas estatisticamente em razão da diferenciação entre os lenhos proposta em cada metodologia, a fim de comparação. Conforme os métodos das retas de regressão e do incremento anual, as idades de segregação entre os lenhos foram de 21 e 19 anos para a madeira de açoitacavalo e 16 e 14 anos para a madeira de nogueira-pecã. Para a madeira de plátano, ambas as metodologias definiram que o lenho segregou com 14 anos. Pode-se verificar que não houve distinção entre os resultados obtidos com as duas metodologias de delimitação dos lenhos juvenil e adulto, exceto quanto ao comprimento de fibras do lenho juvenil. O método do incremento anual foi considerado preferencial, em razão da fonte de erro verificada no método das retas de regressão.

RESISTÊNCIA BIOLÓGICA E COLORIMETRIA DA MADEIRA TERMORRETIFICADA DE DUAS ESPÉCIES DE EUCALIPTO1

RESUMO Os objetivos deste estudo foram os seguintes: a) observar o efeito de termorretificação sobre a durabilidade natural da madeira de Eucalyptus tereticornis e Corymbia citriodora após ataque de fungos causadores de podridão-branca (Trametes versicolor eGanoderma applanatum); b) avaliar parâmetros colorimétricos após a submissão das madeiras a tratamentos térmicos e aos fungos T. versicolor e G. applanatum. Para realização do estudo, corpos de prova de ambas as espécies foram submetidos aos tratamentos: T1 - testemunha; T2 - autoclave (120 °C) a 1,5 kgf/cm2 durante 1 h; T3 - estufa laboratorial (180 °C) por 4 h; e T4 - térmico combinado [120 °C (1 h) + 180 °C (4 h)]. Posteriormente, os corpos de prova foram submetidos ao apodrecimento acelerado, sendo expostos às duas espécies de fungos por 16 semanas. Após esse período, foram avaliadas a perda de massa e as variáveis colorimétricas, através dos parâmetros L*, a*, b*, C* e hº antes e depois do ataque pelos fungos. De acordo com os resultados, E. tereticornis e C. citriodora foram classificados como altamente resistentes a fungos apodrecedores, exceto no tratamento testemunha de C. citriodora submetido ao ataque de G. applanatum, o qual foi classificado como resistente. Com os tratamentos T3 e T4, a perda de massa foi reduzida em ambas as espécies de madeira. As maiores mudanças nos parâmetros colorimétricos ocorreram devido ao tratamento térmico e à pouca variação observada com o ataque dos fungos apodrecedores. Houve redução da variável claridade (L*) e queda das matrizes vermelho (a*) e amarelo (b*), razão por que o tratamento térmico mostrou-se como alternativa para proteção e escurecimento da madeira de eucalipto, tornando-a mais próxima de padrões de coloração de madeiras nobres.

RELAÇÃO ENTRE O TEOR DE UMIDADE E A CONSTANTE DIELÉTRICA DE ESPÉCIES DE MADEIRA DA AMAZÔNIA DURANTE O PROCESSO DE SECAGEM1

RESUMO O objetivo deste estudo foi determinar a relação entre constante dielétrica e teor de umidade de seis espécies de madeira, por meio da construção de um capacitor. O material utilizado constituiu-se de madeiras da Amazônia não comercializadas, mas com alta abundância e dominância na Floresta Nacional deAlbizia duckeana (fava-paricá), Brosimumsp. (amapá-doce), Chamaecrista scleroxylon (pau-santo),Qualea dinizii (mandioqueira-rosa), Trattinnickia burserifolia (amescla) e Swartzia laurifolia(gombeira). Os corpos de prova para determinação da constante dielétrica foram confeccionados com as dimensões de 4,5 x 4,5 x 1 cm, definidas por testes preliminares realizados no Laboratório de Produtos Florestais (LPF). Para a coleta dos valores de capacitância, foi também construído um capacitor, utilizando multímetro digital, fios de cobre e placas de alumínio, sendo as medições realizadas em oito ocasiões, com intervalos de 1 h cada, durante o processo de secagem, que se iniciou na condição de massa saturada até atingir massa constante. A partir dos dados, foram ajustadas as curvas de regressão entre os valores de teor de umidade e constante dielétrica da madeira, as quais apresentaram forte correlação com as duas variáveis, mostrando a influência direta e proporcional do teor de umidade sobre a constante dielétrica. Em razão da inexistência de relação direta entre os dados de massa específica e constante dielétrica das espécies estudadas, sugere-se o desenvolvimento de novos estudos para melhor explicar a relação entre essas duas grandezas.

Pontes protendidas de madeira: alternativa técnico-econômica para vias rurais

A necessidade de pontes novas e recuperação das existentes no Brasil é evidente, desde o âmbito municipal, estadual e até federal. A construção de malha rodoviária eficiente pode proporcionar, além do conforto aos usuários, diminuição do custo com o transporte de alimentos e outros produtos, visto que praticamente todo o transporte no País é feito por meio das rodovias. De acordo com estimativa feita pelo Laboratório de Madeiras e de Estruturas de Madeiras (LaMEM) do Departamento de Engenharia de Estruturas da Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo, a necessidade de pontes de pequenos e médios vãos ultrapassa 100 mil unidades. Portanto, torna-se de extrema importância o estudo de novas tecnologias que sejam competitivas técnica e economicamente, de forma a minimizar os gastos com essas benfeitorias. Este trabalho diz respeito à viabilidade técnica e econômica para a construção de pontes de madeira laminada protendida transversalmente, para rodovias rurais ou secundárias. Esta análise foi realizada por meio do projeto, da construção e do monitoramento da primeira ponte protendida de madeira da América do Sul. Os resultados encontrados apontam baixo custo de material e de execução, facilidade e rapidez de execução, bem como elevado desempenho em campo.

Produção de chapas de partículas com resíduos de madeira Cordia goeldiana

O objetivo deste trabalho consistiu no aproveitamento de resíduos de madeira tropical de baixa densidade (Cordia goeldiana) para confecção de chapas de partículas com resinas poliuretanas monocomponente e bicomponente derivadas de óleo de mamona, gerando subsídios como aplicação nas construções rurais e civis, assim como na indústria moveleira. As propriedades físicas e mecânicas investigadas foram: densidade; teor de umidade; módulo de resistência na flexão estática e adesão interna, ambas obtidas segundo os procedimentos de cálculo propostos pela norma Brasileira NBR 14810:2002. As chapas foram confeccionadas com 15% de resina (uma parte de poliol para uma parte de pré-polímero), 4MPa de pressão de compactação, temperatura de prensagem de 90oC e tempo de prensagem de 7 minutos. Os valores médios obtidos das propriedades físicas e mecânicas das chapas foram sistematicamente superiores aos requisitos da norma Brasileira, evidenciando a possibilidade do emprego dos resíduos da madeira de Cordia goeldiana na produção de painéis de partículas. Confirmou-se também a hipótese da significativa relação linear entre a densidade das chapas com a adesão interna, o que possibilita a estimativa da adesão interna para painéis de partículas de madeira.

Distribuição e abundância de espécies arbóreas em cerradões no Pantanal, Estado do Mato Grosso do Sul, Brasil

Os cerradões no Pantanal ocorrem em áreas não inundáveis da planície e são importantes para a economia regional. Das áreas de cerradão são retiradas madeiras para construção de cercas, currais e galpões. Apesar da grande importância dos recursos vegetais do cerradão, existem poucas informações para embasar sua conservação e uso sustentável. Este trabalho teve como objetivos estudar a abundância, a distribuição das espécies arbóreas e correlações com a fertilidade do solo em áreas de cerradão (savana florestada) do Pantanal Sul Mato-grossense. Foram estudadas seis áreas de cerradão na sub-região da Nhecolândia, por meio de 30 pontos quadrantes, totalizando 120 árvores amostradas, com circunferência a altura do peito (CAP) > 15 cm, em cada área. As comparações florísticas, de abundância das espécies e de fertilidade do solo, foram efetuadas por análises de componentes principais (PCA). As áreas mostraram-se heterogêneas, apresentando diferentes níveis de fertilidade do solo, estrutura e composição da vegetação. Dois cerradões foram agrupados em termos de fertilidade do solo e de estrutura da vegetação, apresentando muitas árvores de Qualea grandiflora Mart., espécie que ocorreu associada a solos com maiores teores de fósforo. Outros dois cerradões apresentaram composição florística mais semelhante que os demais, apesar de ocorrerem em solos com diferentes níveis de fertilidade, indicando perturbação antrópica.