Madeira: O material que ajudou a revolucionar nosso mundo

Por: Abrão Chiaranda Merij

Disponível em: https://www.mundodosmateriais.com.br/2023/07/27/madeira-o-material-que-ajudou-a-revolucionar-nosso-mundo/

Olá, pessoal, sejam todos bem-vindos para mais um texto do nosso mundo dos materiais. Nesta semana vamos falar sobre um material muito importante par nossa sociedade. É um material natural, que pode sofrer pequenas ou até mesmo grandes transformações para ser usado, sendo um dos responsáveis por impulsionar a revolução industrial. Mas que material será esse?

Estamos falando da madeira, que antes de ser transformado em algum produto é o responsável em absorver o dióxido de carbono e liberar o oxigênio transformando nossas cidades mais habitáveis e gostosas para viver. Cada árvore pode reduzir em até 3ºC a temperatura ao seu redor, dando um grande refresco em dias ensolarados.

No caso da revolução industrial a madeira foi a responsável pelo fornecimento de energia e pela produção dos dormentes, peça responsável pela separação dos trilhos de trens para que houvesse a locomoção eficiente de produtos e pessoas, promovendo um grande avanço tecnológico.

Mas o que é a madeira? Podemos definir a madeira como um compósito natural formado por fibras de celulose e uma matriz de lignina. As fibras são resistentes e flexíveis enquanto a matriz de lignina é a responsável pela união destas fibras proporcionando sua rigidez. A adesão entre a fibra e a matriz é essencial para obter elevadas propriedades mecânicas nos compósitos, pois o esforço quando aplicado é transferido da matriz para as fibras através desta interface, por isso uma elevada adesão é essencial para obter compósitos com as propriedades mecânicas desejadas.

Sendo assim podemos dizer que a madeira é um material de engenharia muito importante, principalmente por possuir uma alta relação resistência-peso, sem contar com seu fácil processamento. A parte mais visível da madeira é a fibra, a qual é formada por camadas que se desenvolve na primavera e no verão. As células biológicas da madeira na primavera são maiores e têm paredes mais finas que as geradas no verão, variando sua quantidade de espécie para espécie.

Falando um pouco da formação da madeira, tudo se inicia do plantio e crescimento das árvores, no qual diferentes órgãos desempenham diversas funções. Na árvore, a água é retirada do solo pelas raízes; as folhas absorvem o gás carbônico presentes no ar; o tronco funciona como sustentação; há elementos para sintetizar substâncias utilizadas na climatização da árvore e as sementes são responsáveis pela reprodução do vegetal.

Temos uma imagem que mostra as características de um tronco: casca externa (a) cuja espessura varia com a espécie e a idade de árvores, e a parte interna composta por um tecido fino e vivo chamado de florma (b) que é a responsável por transportar o alimento das folhas para partes crescentes da árvore.

O alburno (d) contém tecidos vivos e mortos e transporta seiva das raízes até as folhas. Entre casca e o alburno existe uma camada de células denominada câmbio (c) que por divisões sucessivas formam novas camadas de madeiras e cascas aumentando o diâmetro do tronco. Assim, à medida que novas camadas de alburno são formadas, elas vão se distanciando do câmbio, adquirindo uma coloração mais escura em decorrência da decomposição e as células se tornam inativas.

A medula (f) é o núcleo do lenho, um tecido mole e esponjoso, não apresenta resistência mecânica e durabilidade. A idade de uma árvore pode ser determinada pela contagem dos anéis de crescimento (g). No entanto, se o crescimento em diâmetro é interrompido, por seca ou insetos, por exemplo, mais de um anel por ser formado na mesma estação.

O tronco pode ser cortado de três formas: tangentes aos anéis de crescimento, obtendo-se madeira de corte tangencial; perpendicular aos anéis, com o corte radial; e seguindo uma direção arbitrária, obtendo-se madeira de corte transversal ou oblíquo.

A melhor época para a realização do corte é durante o inverno, por apresentar importância na durabilidade da madeira. Madeiras de árvores abatidas durante o inverno secam lentamente sem rachar ou fendilhar e, por não conterem seiva elaborada nos tecidos, tornam-se menos atrativas a fungos e insetos.

Os anéis de crescimento além de registrarem a idade da árvore como já mencionado, também servem de referência para a consideração e o estudo da marcante característica de anisotropia da madeira. A madeira é um material anisotrópico, ou seja, possui diferentes propriedades em relação aos diversos planos ou direções perpendiculares entre si, não há uma simetria de propriedade em torno de qualquer eixo e a resistência depende da aplicação da carga.

O grande vilão do uso da madeira fica por conta da umidade, ou seja, a quantidade de água na qual ela é capaz de absorver, podendo alterar suas dimensões ou até mesmo suas propriedades mecânicas. A quantidade de água absorvida terá variações que dependem das espécies das árvores do qual essa madeira foi retirada, com isso diversos estudos apontam para um valor médio de 12% de umidade para atingir o equilíbrio.

A água na madeira se apresenta de duas formas; como água livre contida nas cavidades das células (lumens), e como água impregnada contida nas paredes das células. O teor de umidade corresponde ao mínimo de água livre e ao máximo de água de impregnação, sendo este o ponto de saturação das fibras. A madeira não sofre alterações até que se atinja o ponto de saturação das fibras, a partir deste ponto a perda de umidade resulta na retração, sendo a redução das suas dimensões e o aumento da sua resistência.

A massa específica constitui uma das propriedades mais importantes da madeira, pois dela dependem a maior parte de suas propriedades físicas e tecnológicas, servindo na prática como uma referência para a classificação da madeira. Em regra geral, madeiras pesadas são mais resistentes, elásticas e duras que as leves. Porém, em paralelo a estas vantagens, são de mais difícil trabalhabilidade e apresentam maior variabilidade. O conhecimento da massa específica serve como uma informação útil sobre a sua qualidade, e para a classificação de uma madeira.

Vamos falar sobre algumas propriedades interessantes da madeira. Começando pelas propriedades mecânicas. As propriedades mecânicas da madeira são determinadas pelo seu comportamento quando é solicitada por forças, tanto as propriedades de elasticidade quanto as de resistência máxima diferem de acordo com a direção das fibras em relação à direção de aplicação da força na madeira, devido ao seu caráter anisotrópico, possuindo propriedades mecânicas únicas e dependentes das direções.

Comportamento da madeira à compressão

Na compressão perpendicular às fibras, ocorre a compactação das fibras e eliminação dos vazios, resultando no aumento de capacidade de carga da peça de madeira. Quando a peça é solicitada por compressão paralela às fibras, as forças agem paralelamente à direção do comprimento das células. A tendência é de encurtar as células da madeira ao longo do seu eixo longitudinal. Desta forma as células, em conjunto, conferem uma grande resistência à madeira na compressão. A compressão inclinada age tanto paralelamente como perpendicularmente às fibras, sendo uma propriedade considerada para fins de dimensionamento.

Resistência a dureza superficial

Os diversos tipos de madeira apresentem variados graus de dureza. Para a determinação da dureza nas madeiras, é obtida através do método Janka (NBR 6320), que consiste em medir o esforço necessário pela introdução de uma semiesfera de aço nas direções paralela e perpendicular às fibras da madeira, em que se pode realizar uma comparação entre espécies suas definições de uso.

Fadiga em Madeiras

A resistência à fadiga para materiais fibrosos, como a madeira, em geral é superior à dos materiais cristalinos, como os metais. Estudos realizados por ensaios de fadiga em madeiras à tração simples, revelaram-se que, para ciclos de carregamentos com tensão mínima de 10%, após 30 milhões de ciclos, reduz a resistência do material na ordem de 50% medida a partir de ensaios estáticos.

Cheiro

O cheiro é uma característica difícil de ser definida. O odor típico que algumas espécies de madeira apresentam deve-se à presença de substâncias voláteis, concentradas principalmente na madeira de cerne. Por consequência ele tende a diminuir com o tempo em que a superfície da madeira fica exposta, mas pode ser realçado com a raspagem da sua superfície, produzindo-se cortes ou umedecendo o material a ser examinado.

Cor

A cor da madeira é originada por substâncias corantes depositadas no interior das células que constituem o material lenhoso, bem como impregnadas nas suas paredes celulares. Entre estas substâncias podem-se citar resinas, gomas, gomas, resina, derivados tânicos e corantes específicos, muitos dos quais ainda não foram suficientemente estudados sob o ponto de vista químico.

Podemos ter diversas aplicações para a madeira, como material isolante por exemplo, pois apresenta ótimas condições de isolamento térmico e absorção acústica. Devido sua durabilidade, já que arqueólogos encontram, muitas vezes, peças de centenas e até milhares de anos em madeira, como: embarcações, esculturas, utensílios domésticos, armas, instrumentos musicais etc. A grande maioria consegue permanecer em perfeito estado.

Como dormentes na construção de ferrovias, devido suas características de resistência mecânica e disponibilidade, os dormentes são produzidos até hoje de madeira, porém por questões ambientais as madeiras estão sendo substituídas por concreto e plástico.

Na indústria de papel e celulose, sendo produzido a partir do eucalipto. Todas as árvores possuem em suas células uma substância chamada de celulose – é a partir dela que o papel é fabricado. O eucalipto é cortado e levado para a indústria, onde sua madeira será cortada, descascada e picada, passando por diversos processos químicos.

Outro segmento que faz uso da madeira em diferentes aplicações é da construção civil, nela é usado durante a construção, por meio de formas, escoramentos, telhados, no acabamento, em pisos, forros e na confecção de móveis. Devido seu caráter ecológico, o uso da madeira vem novamente em um crescente na construção, possui até um segmento próprio chamado de wood frame, nome em inglês que denota estrutura em madeira, no qual pode-se construir uma casa ou até mesmo um prédio 100% em madeira, descartando o uso do concreto em praticamente toda a construção, pois paredes, vigas, pilares e pisos são confeccionados em madeira. Pois bem não vamos alongar muito esse texto, vou deixar algumas referências utilizadas nesse texto para aqueles que quiserem saber mais sobre esse material que parece mais um mundo à parte. Espero que tenham gostado, um forte abraço e até nosso próximo material.

• Madeira: uso sustentável na construção civil – 2003, ipt – instituto de pesquisas tecnológicas do estado de São Paulo;

• Uso da madeira na construção civil

• Madeiras – Lara Monalisa dos Santos

• Estruturas de madeira