04 agua na madeira

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04. Água na madeira 
Francisco Tarcísio Moraes Mady 
Engenheiro Florestal, MsC. 
www.conhecendoamadeira.com 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS 
Faculdade de Ciências Agrárias 
Departamento de Ciências Florestais 
CURSO DE FÍSICA DA MADEIRA 
Introdução 
FÍSICA DA MADEIRA 2 
Prof. Francisco Tarcísio Moraes Mady Universidade Federal do Amazonas 
A água corresponde a maioria da massa de células vegetais. 
 
Cada célula contém um grande vacúolo armazenando líquido. 
 
Constitui de 80-95% da massa em tecidos vegetais em crescimento. 
 
A madeira, entretanto, por se constituir de células mortas, possui um conteúdo hídrico 
menor, em torno de 35-75% de água no alburno e o cerne menos ainda que isso. 
 
A água é o melhor solvente natural e é responsável pela maioria das reações 
bioquímicas nas células. 
FÍSICA DA MADEIRA 3 
A água na madeira 
FÍSICA DA MADEIRA 4 
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A água existente na madeira pode ser encontrada em três condições: 
 
1. Água de constituição – é a que está em combinação com os constituintes da madeira. 
Não pode ser eliminada sem que se destrua o material, portanto, não é eliminada na 
secagem. Se eliminada, provoca a carbonização do material. 
 
2. Água de impregnação – é o volume de água impregnado ou infiltrado na parede 
celulósica das células lenhosas. Este volume de água altera o volume da própria 
madeira. 
 
As paredes são hidrófilas. Quando a água saturou completamente as paredes das 
células, diz-se que a madeira atingiu o teor de umidade denominado ponto de 
saturação do ar. 
 
3. Água livre ou água de capilaridade – depois de impregnar completamente as paredes 
celulares, a água começa a preencher os vazios capilares. Essa água não provoca 
alteração no estado ou no comportamento do material, apenas no seu peso. 
Água na madeira 
FÍSICA DA MADEIRA 5 
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Estado Localização Designação 
Líquida Cavidades celulares e 
intercelulares 
Livre 
Vapor de água Paredes das células Saturação 
Constituinte químico 
(+celulose+hemicelulose+
lignina) 
Paredes das células 
 
Constituição 
Influência da água na madeira 
FÍSICA DA MADEIRA 6 
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Após abatida um grande volume de água encontra-se retido na madeira, o que a torna 
úmida. 
 
As propriedades da madeira, quando úmida, são muito diferentes de quando seca: 
Propriedades Úmida Seca 
Mecânicas Menor resistência a aplicação de 
forças 
Aumenta a resistência 
Resistência a 
xilófagos 
Mais suscetível a fungos, 
bactérias e outros organismos 
A ausência de umidade é um 
fator limitante a muitos 
xilófagos. 
Condutividade 
térmica 
A água conduz calor, logo a 
madeira úmida propaga calor 
Age como isolante térmico, 
devido às pequenas massas de 
ar que aprisiona 
Propriedades 
acústicas 
As ondas sonoras se propagam 
com mais resistência 
Melhor propagação do som 
Ponto de saturação das fibras 
FÍSICA DA MADEIRA 7 
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Quando toda a água livre da madeira foi retirada, só restando a água de adesão, a 
umidade atinge níveis em torno de 30%. 
 
Neste intervalo diz-se que a madeira atingiu o Ponto de Saturação das Fibras (PSF). 
 
A partir deste ponto começa a ser retirada a água de impregnação, que está na parede 
das células. Além da redução em seu peso a madeira se contrai, reduzindo seu volume. 
 
É importante, pois a medida que passa a perder mais água podem surgir os defeitos da 
madeira, como rachaduras, empenamentos, etc. 
 
Na prática a madeira deve apresentar teor de umidade de acordo com a umidade do 
lugar onde ela será comercializada. 
 
FÍSICA DA MADEIRA 8 
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Teor de umidade 
FÍSICA DA MADEIRA 9 
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A determinação do teor de umidade é feito em corpos de prova pesando-se as amostras 
na condição de umidade em que se encontram (Pu) e na condição de peso seco em 
estufa (Ps) – aferido após duas pesagens com peso constante: 
 
 
Tu = 
 
 
 
Onde: 
Tu = Teor de umidade 
Pu = Peso úmido 
Ps = Peso seco em estufa 
 
 
Pu-Ps 
Ps 
. 100 
Exemplo 
Madeira de Brachynema ramiflora 
Amostra úmida: 516 g 
Amostra seca: 324 g 
Tu = [(516-324)/324].100 
 
Tu = 0.59.100 
 
Tu = 59,25 % 
FÍSICA DA MADEIRA 10 
Rachadura radial em disco de madeira: 
As ligações entre as células do parenquima radial são as primeiras a sofrer colapso 
quando ocorre perda de umidade. 
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Umidade de equilíbrio 
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A madeira é um material higroscópico. 
 
Higroscopicidade é a capacidade de absorver água e mantê-la na sua estrutura, 
dentro da parede celular. 
 
Se uma madeira verde é colocada em uma estufa a alta temperatura, após um certo 
tempo, toda água é evaporada (água capilar e de impregnação). 
 
A madeira perde peso e volume (contrai) e o teor de umidade chega a zero. 
 
A umidade da madeira tende a equilibrar-se com a umidade do ambiente. 
 
Com o aumento da temperatura a pressão do vapor d'água aumenta e admite mais 
umidade. 
 
A madeira passa a perder umidade, portanto. Mas este fenômeno é reversível. 
Umidade de equilíbrio 
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Retirando-se a madeira da estufa e colocando-a em contato com o ambiente, ela volta 
a adquirir água. 
 
A água é retirada do ambiente, ou seja, do vapor de água que existe no ar. 
 
A madeira é portanto higroscópica, adquire água do ambiente e, com a aquisição de 
água aumenta seu peso e seu volume (incha). 
 
O teor de umidade em que a madeira se encontra em equilíbrio com a umidade relativa 
e a temperatura do ar é chamada de Umidade de Equilíbrio da Madeira. 
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Cidade 
Umidade 
relativa do ar* 
(%) 
Temperatura 
(0C) * 
Teor de 
umidade de 
equilíbrio da 
madeira** (%) 
Cidade 
Umidade 
relativa do ar* 
(%) 
Temperatura 
(0C) * 
Teor de 
umidade de 
equilíbrio da 
madeira** (%) 
Aracaju 78,2 26,0 15,2 Manaus 
83,1 
 
26,7 16,9 
Belém 86,5 26,0 18,4 Porto Alegre 76,0 19,5 14,8 
Belo 
Horizonte 
76,5 21,1 14,9 Porto Velho 84,8 25,1 17,7 
Brasília 67,6 21,2 12,5 Recife 81,2 25,5 16,2 
Cuiabá 73,1 25,6 13,7 Rio Branco 83,8 24,9 17,3 
Curitiba 80,2 16,5 16,2 Rio de Janeiro 79,1 23,7 15,6 
Florianópolis 82,2 20,3 16,8 Salvador 79,5 25,2 15,6 
Fortaleza 80,2 26,6 15,8 Santos 79,9 
21,3 
 
15,9 
Goiânia 65,7 23,2 12,0 São Luis 78,4 26,1 15,2 
João Pessoa 80,6 
26,1 
 
15,9 São Paulo 78,4 19,3 15,5 
Macapá 82,8 26,6 16,8 Teresina 77,5 26,5 14,9 
Maceió 79,0 24,8 15,5 Vitória 81,1 24,2 16,2 
Teor de umidade de equilíbrio da madeira (seca) em função da umidade relativa e da temperatura 
Fontes: * Instituto Nacional de Meteorologia - INEMET 
** Calculado de acordo com ASTM D 4933-91 – Standard Guide for Moisture Conditioning of Wood and Wood-Base Materials. 
Teor de umidade 
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Fazendo-se a secagem ao ar livre, começa a evaporar a água de impregnação. Depois 
de algum tempo, após exposição ao ar, se não houver mais alteração no peso da 
madeira, diz-se que ela está seca, em geral com teor de umidade entre 13-18%. 
 
O teor de umidade convencionalmente fixadoem 15% é chamado teor de umidade 
normal (ou normalizado). 
 
Madeira verde – teor de umidade acima do ponto de saturação do ar (PSA), 
normalmente >30% 
Madeira semi-seca – 23-30% (PSF) 
Madeira comercialmente seca – 18-23% 
Madeira seca ao ar – 13-18% 
Madeira seca em estufa - <13% 
Retratilidade 
FÍSICA DA MADEIRA 15 
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A variação no teor de umidade provoca alterações dimensionais na madeira: 
Retratilidade. 
 
É a capacidade de alteração de volume e dimensões quando seu teor de umidade varia 
entre o ponto de saturação do ar e a condição seca em estufa. 
 
Resultado da absorção de água pelas paredes celulósicas do tecido lenhoso. A 
retratilidade é a capacidade de contração, inchamento ou “trabalho” que a madeira 
apresenta, conseqüência da capacidade de reter/perder água nas paredes celulósicas 
do tecido (tensões: pressão hidrostática negativa em dias quentes). 
 
Efeitos da retratilidade 
FÍSICA DA MADEIRA 16 
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Deformações em peças de madeira (seção transversal) ∆L= .100 
L – L’ 
L 
L 
L’ 
L 
Contração e inchamento 
FÍSICA DA MADEIRA 17 
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Retratilidade volumétrica. Pode ser aferida da seguinte forma: 
 
Contração volumétrica total - variação de volume verde (Vv) para o volume 
completamente seco em estufa (Vs): 
 
Ct = [(Vv - Vs)/Vs].100 
 
Contração volumétrica de seca ao ar (Vh) para seca em estufa(Vs) 
 
Ch = [(Vh - Vs)/Vs].100 
Retratilidade 
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Retratilidade linear- considerando a madeira como tridimensional, a retratilidade linear 
deve ser examinada no sentido tangencial, radial e axial. 
A retratilidade axial é quase nula, a 
tangencial é o dobro da radial e a 
volumétrica é a soma das 
anteriores. 
A retratilidade é maior no sentido 
tangencial das peças de madeira 
intermediária no sentido radial e 
muito pouco no sentido axial. Este 
comportamento anisotrópico da 
madeira causa tensões internas e 
diferenciadas: empenos, 
rachaduras e fendas. 
FÍSICA DA MADEIRA 19 
Para Garapa: 
 
Usando: 
Ct = [(Vv - Vs)/Vs].100 
Ct = {[(199,829 x 19,981 x 1,934) – (199,313 x 19,099 x 1,773)] / Vs}.100 
Ct = {[7722,0428 - 6749,8175] / 6749,8175}.100 
Ct = {[972,2253] / 6749,8175}.100 
Ct = {0,1440372}.100 
Ct = 14,4 % - Média 
Comprimento verde (cm) Comprimento seca (cm) 
Longitudinal Tangencial Radial Longitudinal Tangencial Radial 
Garapa 199,829 19,981 1,934 199,313 19,099 1,773 
Tanimbuca 200,072 19,999 1,986 199,969 19,412 1,901 
Exemplo com tábuas de 200 x 20 x 2 cm (aproximadamente). 
Medidas tomadas com trena digital 
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FÍSICA DA MADEIRA 20 
Para Tanimbuca: 
 
Usando: 
Ct = [(Vv - Vs)/Vs].100 
Ct = {[(200,072 x 19,999 x 1,986) – (199,969 x 19,412 x 1,901)] / Vs}.100 
Ct = {[7946,4624 - 7379,2984] / 7379,2984}.100 
Ct = {[1196,6449] / 7379,2984}.100 
Ct = {0,162162}.100 
Ct = 16,2 % - Alta 
Comprimento verde (cm) Comprimento seca (cm) 
Longitudinal Tangencial Radial Longitudinal Tangencial Radial 
Garapa 199,829 19,981 1,934 199,313 19,099 1,773 
Tanimbuca 200,072 19,999 1,986 199,969 19,412 1,901 
Exemplo com tábuas de 200 x 20 x 2 cm (aproximadamente). 
Medidas tomadas com trena digital 
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FÍSICA DA MADEIRA 21 
Axial 
Conteúdo de umidade % 
V
a
ri
a
çã
o
 d
im
e
n
si
o
n
a
l 
Curvas de contração para madeira. Panshin and De Zeeuw. 
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FÍSICA DA MADEIRA 22 
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FÍSICA DA MADEIRA 23 
Cumarurana Classificação 
Massa específica aparente (Densidade) a 15% de U 
(g/cm³) 
1,1 Muito pesado 
Contrações (%) 
(do p.s.f. até 0% de U) 
Radial 4,9 Médio 
Tangencial 7,3 Médio 
Volumétrica 12,5 Médio 
Coeficiente de 
retratilidade 
volumétrica 
0,61 Médio 
Açacu Classificação 
Massa específica aparente (Densidade) a 15% de U 
(g/cm³) 0,4 Leve 
Contrações (%) 
(do p.s.f. até 0% de U) 
Radial 3,2 Baixo 
Tangencial 4,9 Baixo 
Volumétrica 8,6 Baixo 
Coeficiente de 
retratilidade 
volumétrica 0,32 Baixo 
Propriedades Físicas de espécies amazônicas 
Prof. Francisco Tarcísio Moraes Mady Universidade Federal do Amazonas 
Fonte: Fichas de características de madeiras brasileiras. IPT 
FÍSICA DA MADEIRA 24 
Propriedades Físicas de espécies amazônicas 
Acapu Classificação 
Massa específica aparente (Densidade) a 15% de U 
(g/cm³) 0,91 Pesado 
Contrações (%) 
(do p.s.f. até 0% de U) 
Radial 4,9 Médio 
Tangencial 7,1 Baixo 
Volumétrica 14 Médio 
Coeficiente de 
retratilidade 
volumétrica 0,67 Alto 
Prof. Francisco Tarcísio Moraes Mady Universidade Federal do Amazonas 
Andiroba Classificação 
Massa específica aparente (Densidade) a 15% de U 
(g/cm³) 0,72 Moderadamente pesado 
Contrações (%) 
(do p.s.f. até 0% de U) 
Radial 4,3 Médio 
Tangencial 7,4 Baixo 
Volumétrica 13,4 Médio 
Coeficiente de 
retratilidade 
volumétrica 0,5 Médio 
Fonte: Fichas de características de madeiras brasileiras. IPT 
FÍSICA DA MADEIRA 25 
Propriedades Físicas de espécies amazônicas 
Prof. Francisco Tarcísio Moraes Mady Universidade Federal do Amazonas 
Cedro Classificação 
Massa específica aparente (Densidade) a 15% de U 
(g/cm³) 0,53 Leve 
Contrações (%) 
(do p.s.f. até 0% de U) 
Radial 4 Médio 
Tangencial 6,2 Baixo 
Volumétrica 11,6 Baixo 
Coeficiente de 
retratilidade 
volumétrica 0,4 Baixo 
Itaúba Classificação 
Massa específica aparente (Densidade) a 15% de U 
(g/cm³) 0,96 Muito pesado 
Contrações (%) 
(do p.s.f. até 0% de U) 
Radial 2,3 Baixo 
Tangencial 6,7 Baixo 
Volumétrica 12,1 Baixo 
Coeficiente de 
retratilidade 
volumétrica 0,51 Médio 
Fonte: Fichas de características de madeiras brasileiras. IPT 
Aferição da contração volumétrica 
FÍSICA DA MADEIRA 26 
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Retira-se 20 corpos de prova de 2x2x10 cm da seção transversal de uma tora de 
madeira. Estes deverão ter seu volume e massa aferidos em estado saturado de água 
(verde), seco ao ar e seco em estufa. 
Classificação das madeiras conforme sua retratilidade volumétrica total (Bauer, 1994) 
 
Retratilidade total % Qualificação Indicação 
15-20 Alta Toras com grandes fendas resultantes de 
secagem. Devem ser logo desdobradas. 
10-15 Média Toras com fendas médias de secagem. Podem ser 
conservadas em forma cilíndrica por mais tempo. 
5-10 Baixa Toras com pequenas fendas, indicadas para 
marcenaria e laminados 
Coeficiente de retratilidade 
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Dividindo-se o Coeficiente de retratilidade parcial pelo teor de umidade da peça seca ao 
ar, obtém-se o Coeficiente de retratilidade, que indica a variação percentual no volume 
da peça para uma variação de 1% de umidade: 
Classificação das madeiras conforme seu Coeficiente de retratilidade (Bauer, 1994) 
Coef. RetratilidadeQualificação Diagnóstico 
0,75-1 Alta Madeiras dificilmente utilizáveis. 
0,55-0,75 Média Madeiras para desdobro radial 
0,35-0,55 Baixa Madeiras para carpintaria e construção 
0,15-0,35 Baixa Madeiras para marcenaria e laminados 
Ch 
Tu 
V= 
Efeitos da retratilidade 
FÍSICA DA MADEIRA 28 
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A retratilidade (shrinkage) e o inchamento (swelling) são a origem da maioria do que 
classifica como defeito na madeira: 
alargamento de juntas em tacos, 
empenos de lambris e esquadrias, 
torções, etc. 
 
Se tomarmos as camadas de 
crescimento como referência para os 
defeitos de secagem teremos uma 
situação de desdobro semelhante a 
mostrada ao lado. 
Efeitos da retratilidade 
FÍSICA DA MADEIRA 29 
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A absorção e a perda de água podem gerar muitos defeitos em peças de madeira: 
Encanoamento 
(Cupping) 
Torcimento 
(Twisting) 
Arqueamento 
(Springing) 
Encurvamento 
(Bowing) 
FÍSICA DA MADEIRA 30 
• Fim. Obrigado.