agua na madeira

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Influência da umidade nas características da madeira 
Retirado de GALVÃO, A.P.M. & I.P. JANKOWSKY. - Secagem Racional da Madeira. São Paulo, Nobel, 1985. 112 p. 
 
O teor de água da madeira influi, acentuadamente, nas suas propriedades físico-mecânicas. A resistência da 
madeira, de uma maneira geral, decresce com o aumento da umidade. É o que ocorre, por exemplo, com a 
resistência à compressão da madeira de peroba (Aspidosperma peroba), que a 0% de umidade é equivalente a 1250 
Kgf/cm2, decrescendo para cerca de 620 kgf/cm2 a 30% de umidade (dados do IPT). A resistência elétrica da madeira 
também é inversamente proporcional ao seu teor de água, sendo que, de 30% até 0% de umidade, a resistência 
aumenta cerca de 1 milhão de vezes. 
A variação do teor de umidade ocasiona alteração nas dimensões da madeira. Esse fenômeno é denominado de 
retração e inchamento higroscópico, porque as alterações volumétricas ocorrem como conseqüência de variações 
no teor de água higroscópica. 
A umidade da madeira influi ainda no seu tratamento com fluidos, curvamento, resistência ao ataque de fungos 
xilófagos, colagem, fabricação de compensados, aglomerados e processamento mecânico. Para exemplificar, abaixo 
de 20% de umidade espera-se que a madeira permaneça imune ao ataque dos fungos xilófagos. Seria necessária 
uma certa quantidade de água capilar no lume das células para favorecer o desenvolvimento de fungos que 
ocasionam o apodrecimento da madeira. O curvamento da madeira tem melhores possibilidades de com umidades 
de 18% a 20%. Uma umidade maior facilita o curvamento, mas ocasiona o aparecimento de rachaduras devido a 
redução na resistência da madeira. As lâminas que compõem os compensados devem estar a um mesmo teor de 
umidade por ocasião da colagem, para evitar tensões que levariam a empenamentos. De uma forma geral, os 
produtos industrializados da madeira devem ser condicionados a umidades próximas aquelas que deverão alcançar 
quando em uso. 
 
Determinação da umidade 
 
Expressões para cálculo da umidade da madeira 
A umidade da madeira (u) é calculada com relação entre o peso da água (Pa) que ela contém e o peso da madeira 
seca em estufa a 103o C até um valor constante (Ps). 
 
U=Pa/Ps ou u=[(Pu-Ps)/Ps].100 
 
Métodos para determinação da umidade da madeira 
 
Método de secagem em estufa a 103º C 
O método baseia-se na utilização das fórmulas já vistas, cujos valores são obtidos com o auxílio de estufas dotadas 
de circulação de ar forçada a termostato, que permitam regular e manter a temperatura entre 101º C e 105º C e 
balança, possibilitando pesagens com aproximação de 0,1 g. 
O peso seco é utilizado como referência por ser um valor reprodutível. Por peso seco deve-se entender o peso da 
amostra da madeira submetida à secagem em estufa, a temperaturas entre 101º C e 105º C, ate que sucessivas 
pesagens revelem um valor constante. 
Nas determinações de umidade, não se deve utilizar amostras retiradas nas extremidades das peças de madeira 
porque estas tendem a apresentar menor teor de umidade devido ao gradiente estabelecido durante o processo de 
secagem. Deve-se utilizar amostras localizadas a mais de 30 cm das extremidades das peças. 
É esse um dos métodos mais precisos, mas o que requer maior período de tempo. Não e recomendável a sua 
utilização para determinar a umidade de madeiras contendo compostos voláteis. Nessas condições, o método de 
destilação ou o método de titulação de Karl Fisher deve ser preferido. 
 
Nota: A titulação de Karl Fischer é um método altamente bem-sucedido usado no mundo todo para determinar o 
conteúdo de água de uma grande variedade de substâncias em uma variedade de concentrações. A significância é 
ressaltada pela sua inclusão em grandes farmacopéias e outros exigências oficiais, como ASTM. O método é rápido, 
seguro e confiável, independente do estado de agregação, tipo de amostra e presença de componentes voláteis. 
Baseia-se na determinação iodométrica da água que é removida da madeira por destilação. 
 
Medidores elétricos 
Os medidores elétricos são aparelhos de grande utilidade pela forma imediata como determinam a umidade na 
madeira. 
 
Características 
Dentre os medidores elétricos, os mais populares são os de resistência elétrica. São baseados na resistência 
oferecida pela madeira à passagem de corrente elétrica, que varia inversamente com a umidade. 
As características da variação da resistência elétrica da madeira com a umidade são reveladas na figura 1, que 
mostra, também a influencia da temperatura no fenômeno, indicando a necessidade de correções para 
temperaturas diferentes daquela para a qual o medidor foi calibrado. 
 
 
Fig. 1 – Ilustrando a variação na resistência elétrica da madeira em 
função do teor de umidade e da temperatura (T). 
 
Os medidores dão resultados menos acurados que o método da estufa, porém o teor de umidade pode ser 
determinado de forma imediata. Normalmente, a escala dos medidores oscila de 7 a 25% de umidade, porque acima 
da USA a variação da resistência com o teor de água não é tão acentuada, como mostra a figura 2. Por essa razão, 
dentre outras, os medidores são usados na faixa de umidade mencionada, que é aquela importante quando se 
trabalha com a madeira. 
 
 
Fig. 2 – Características da resistência da madeira em função do teor de 
umidade, acima e abaixo da USA. 
 
As agulhas devem ser cravadas paralelamente à direção das fibras porque, dependendo da espécie da madeira 
(Stamm 1960) a resistividade pode ser duas ou três vezes maior na direção normal às fibras. Siau (1971) analisa esse 
fenômeno em termos da influência das características anatômicas da madeira. 
Para melhores estimativas da umidade de uma peça de madeira, as determinações devem ser efetuadas pelo menos 
30 cm afastadas das extremidades. 
Nas determinações em que se utilizam agulhas cravadas na madeira, é oportuno recordar que existe um gradiente 
de umidade nas peças. Entretanto, os determinadores já vêm dotados de agulhas com comprimento calculado para 
fornecer um valor correspondente à média para toda a peça. 
De acordo com Stamm (1964), a avaliação com os determinadores de resistência elétrica fornecem leituras com 
precisão correspondente a ± 1%, dentro da faixa de 7 a 25% de umidade, desde que eles sejam mantidos em boas 
condições de conservação e usados cuidadosamente, com as necessárias correções para temperaturas e espécies. 
 
Fatores que influenciam a precisão das determinações 
Alguns dos fatores que fazem variar os resultados das leituras dos medidores, como a direção da grã e o gradiente 
de umidade, já foram discutidos. Serão, a seguir, estudados os efeitos da espécie e da temperatura. 
 
Espécie – a influência da espécie é atribuída à quantidade de substâncias minerais da madeira que atuariam como 
eletrólitos. Os determinadores elétricos são calibrados para uma determinada espécie a certa temperatura. 
Normalmente, os aparelhos norte-americanos são calibrados para a madeira de Douglas-fir (Pseudotsuga menziesii) 
à temperatura de 70º F (21,1º C). Os fabricantes fornecem, com os aparelhos, as correções que devem ser efetuadas 
para outras espécies. 
 
Temperatura – a resistência elétrica varia inversamente com a temperatura como mostra a figura 1. Esse 
relacionamento pode ser verificado na figura 3, que mostra as curvas de correção para temperatura, baseadas numa 
calibração a 20º C. Para exemplificar, considere-se uma temperatura da madeira igual a 36º C, com o medidor 
indicando 16% de umidade. Efetuando-se a correção com o auxilio da figura 3, obter-se-á a umidade real de 18%. 
 
 
Fig. 3 – Curvas de correção em função da temperatura, para 
determinadores de umidade do tipo resistência, fabricados pelaKeet Eletric Laboratory. 
 
 
Resta mencionar que a presença de preservativos ou adesivos conduzem a leituras de umidade alteradas. Por 
exemplo, a umidade dos compensados avaliada com medidores é maior que as obtidas em estufa a 103º C. 
 
Existem outros métodos disponíveis para a determinação do teor de umidade na madeira: 
 
Método higrométrico 
Consiste em introduzir um higrômetro em um orifício aberto na madeira, o qual é em seguida selado. Ocorrerá o 
equilíbrio entre a umidade da madeira e a do ar contido no orifício, que será correspondente à UE da madeira. 
 
Método da radiação nuclear 
O método utiliza um gerador de nêutrons de alta velocidade, os quais são dirigidos para a madeira. Parte dos 
nêutrons tem a sua velocidade diminuída pelos hidrogênios das moléculas de água, e a sua contagem é feita por um 
detector. A densidade é calculada de forma semelhante usando, porém, um detector de raios gama. A radiação 
refletida através do material, é inversamente proporcional a sua densidade. Os dados dos dois detectores 
combinados fornecem o teor de umidade da madeira. 
 
Umidade do ar 
 
A madeira é um material higroscópico que mantém relações dinâmicas com a água do ambiente. Como a atmosfera 
contém vapor d’água, torna-se necessário conhecer alguns fundamentos físicos relativos à água e ao vapor d’água, 
para melhor entender a natureza das relações entre a água e a madeira. Dessa forma, o estudo da secagem poderá 
ser conduzido em base mais técnica. 
 
Pressão do vapor d’água 
 
Inicialmente, deve-se considerar que a água ocorre na natureza em três estados ou fases, dependendo das 
condições de temperatura e pressão. No estudo da secagem da madeira, é importante que se conheça com mais 
detalhes determinadas propriedades da água nas formas liquida e de vapor. 
 
Com o auxílio de um recipiente fechado, parcialmente cheio de água e dotado de dispositivo para medir a pressão de 
vapor em seu interior, poder-se-ia entender e observar como, a uma temperatura constante, a pressão se eleva à 
medida que a água evapora até atingir um valor de equilíbrio. Esse valor de equilíbrio corresponde à pressão de 
saturação de vapor d'água àquela temperatura. Nessas condições, o ar está com a sua umidade absoluta de 
saturação não tendo capacidade para conter mais umidade, e a água que evaporasse seria condensada nas paredes 
do recipiente mantendo-se o equilíbrio. Entretanto, se a temperatura for aumentada, a pressão de vapor eleva-se 
até atingir novo equilíbrio. Utilizando-se outras temperaturas, portanto, com um número suficiente de pontos, a 
curva que corresponde à umidade relativa (UR) = 1 poderia ser reconstituída, a partir da qual as curvas 
correspondentes a outras UR poderiam ser obtidas. A Fig. 4 ilustra o relacionamento discutido. 
 
 
Fig. 4 – Relação entre a temperatura, a pressão e a umidade relativa (UR) 
 
Das considerações anteriores, pode-se concluir que a cada temperatura corresponde uma pressão de saturação de 
vapor d'água e uma umidade absoluta de saturação, as quais são apresentadas na Tabela 1. A umidade absoluta 
pode ser definida como a massa de vapor d'água por umidade de volume, (Siau 1971), expressa em g/m3, ou como a 
massa de vapor d'água por unidade de massa do ar seco (Perry & Chilton 1973), expressa em g/g ou g/kg. 
A elevação da temperatura em um ambiente com certa massa de vapor d'água, isto é, com determinada umidade 
relativa, é uma das maneiras de aumentar a capacidade do ar em retirar umidade da madeira durante a sua 
secagem. Para exemplificar, considere-se um ambiente com uma temperatura de 20º C e uma umidade relativa de 
70%, que corresponde a uma umidade absoluta de 10,33 g de vapor d'água por kg de ar seco. Nessas condições, 1 kg 
de ar seco pode conter um máximo de 14,75 g de vapor d'água, que é a sua umidade absoluta de saturação, e 
poderia receber no máximo mais 14,75 - 10,33 =4,42 g de vapor d'água. Elevando-se a temperatura para 40º C, a 
umidade absoluta de saturação passaria a ser 49,11 g/kg, e o ar teria então condições de receber até 49,11 - 10,33 = 
38,78 g de vapor d'água por kg de ar seco. 
Quando se considera ainda que uma mesma umidade relativa pode ser obtida a diferentes temperaturas, como se 
discutirá adiante, conclui-se que o estudo da umidade do ar é de grande importância para a secagem racional da 
madeira. 
 
Tabela 1 – pressão de saturação de vapor d’água e umidade absoluta de saturação a diferentes temperaturas (para 
pressão barométrica de 76,0 cm Hg) 
 
Temperatura 0 C Pressão de saturação de vapor d’água, Ps (cm de 
mercúrio) 
Umidade absoluta de saturação 
g/m3 (g/kg) 
00 0,46 4,85 3,79 
05 0,65 6,80 5,42 
10 0,92 9,41 7,66 
12 1,05 10,70 8,76 
14 1,20 12,10 9,62 
16 1,36 13,60 11,41 
18 1,55 15,40 12,99 
20 1,75 17,30 14,75 
22 1,98 19,40 16,74 
24 2,24 21,80 18,96 
26 2,52 24,40 21,45 
30 3,18 30,40 27,31 
35 4,22 39,60 36,76 
40 5,53 51,10 49,11 
50 9,25 83,20 86,78 
60 14,94 131,00 153,40 
70 23,37 198,00 278,00 
80 35,51 294,00 551,90 
90 52,58 424,00 1.416,00 
 
A quantidade de vapor d'água existente no ar pode ser avaliada em termos de umidade absoluta, já definida 
anteriormente; porém, uma umidade absoluta de 16,0 g/m3 (ou 13,6 g/kg) pode representar altas umidades a 200C, 
mas significa um ambiente ressecado a 40°C, uma vez que os valores de saturação variam com a temperatura. Por 
isso, a umidade do ar é normalmente expressa em termos de umidade relativa (UR), que é definida como a relação 
percentual entre a pressão parcial de vapor d'água (p) e a sua pressão de saturação (Ps) à mesma temperatura. 
 
UR = (P/Ps). 100 
 
Aproximadamente, a umidade relativa pode ser estimada pela relação entre a umidade absoluta (Ua) e a umidade 
absoluta de saturação (Uas) à mesma temperatura. 
 
UR ≈ (Ua/Uas).100 
 
Exemplificando, a 24º C tem-se Ps=2,24 cm Hg e Uas=21,8 g/m3 ou 18,96 g/kg. Sendo P=1,36 cm Hg e Ua=13,6 g/m3 
ou 11,41 g/kg, resulta uma umidade relativa de: 
 
UR = (P/Os).100 = (1,36/2,24).100 = 60,7% ou 
 
UR ≈ (Ua/Uas).100 ≈ (13,6/21,8).100 ≈ (11,41/18,96).100 ≈ 61% 
 
A umidade relativa ambiental é normalmente inferior a 1, indicando que a pressão existente de vapor, ou pressão 
parcial, é menor que a pressão de saturação (Ps). Quando a temperatura de um ambiente ou de um objeto é 
abaixada, chega-se a um ponto em que ocorre a condensação de vapor d'água na superfície do objeto. Esse ponto é 
denominado temperatura do ponto de orvalho. Do ponto de vista físico, com a diminuição da temperatura há o 
abaixamento da pressão de saturação de vapor (Ps) até o valor em que ela se torna igual à pressão parcial de vapor 
(p) à temperatura inicial e, portanto, p = Ps Em outras palavras, pode-se dizer que a pressão de saturação à 
temperatura do ponto de orvalho corresponde à pressão parcial de vapor à temperatura inicial. Nessas condições, 
tem-se 
 
P/Ps = 1 
 
passando a água do estado gasoso para o líquido. Esse fenômeno permite a medição da umidade relativa do ar, com 
o auxílio da Tabela 1, conforme o seguinte exemplo: sendo a temperatura ambiente 240C e o ponto de orvalho 18oC, 
qual a umidade relativa? A pressão de saturação a 240C = 2,24 cm Hg e a pressão de saturação a 180C = 1,55 cm Hg. 
Este último valor corresponde à pressão parcial de vapor a 240C e, portanto, 
 
UR = 1,55/2,24 = 69% 
 
Outro exemplo, para ilustrar os relacionamentos anteriormente discutidos, seria a determinação da temperatura da 
parede de um secador que provocaria a condensação de vapor d'água. O mau isolamento do secador poderia causar 
uma temperatura relativamente baixa na superfície interna das suas paredes, ocasionando a condensação de vapor 
d 'águamesmo quando o equipamento operasse a baixas umidades relativas. Considere-se um secador com uma 
temperatura de termômetro seco de lOOoC e com uma umidade relativa de 0,5. Nessas condições, de acordo com a 
Fig. 6, quando as paredes estiverem a uma temperatura igualou inferior a 820C, que é a temperatura do ponto de 
orvalho, haverá condensação de vapor na sua superfície. 
Poder-se-ia chegar ao mesmo resultado obtido anteriormente da seguinte maneira: 
 
UR = p/Ps = p/76 
 
E, portanto, 
 
P = 0,5 . 76 = 38 cm Hg 
 
Como 38 cm de Hg correspondem a 820C (Tabela 1), esta será a temperatura de condensação ou a temperatura do 
ponto de orvalho. 
Outra maneira de medir-se a UR do ar é utilizando-se psicrômetros, que são essencialmente formados por dois 
termômetros. Um termômetro é denominado termômetro seco, que permanece em equilíbrio técnico com o ar, e o 
outro é o termômetro úmido, que tem seu bulbo envolto por um tecido umedecido. A evaporação da água retira 
energia do bulbo úmido, acarretando o abaixamento da temperatura registrada no termômetro. Quando a 
temperatura estabiliza-se, tem-se a temperatura de bulbo úmido. Normalmente, para se medir a umidade relativa, 
provoca-se um fluxo de ar no bulbo úmido para acelerar a evaporação que é proporcional à UR do ambiente. Esse 
princípio, por exemplo, é utilizado na determinação da umidade do ar com o psicrômetro giratório. 
 
Relações entre a umidade do ar e a madeira 
 
A madeira, na dependência da umidade relativa, da temperatura do ambiente e do seu próprio teor de umidade, 
pode retirar ou ceder água ao meio. Essas relações, assim como outras que têm importância para a secagem da 
madeira, são discutidas a seguir. 
A higroscopicidade da madeira é basicamente ocasionada pelos grupos hidroxílicos (OH) que nela ocorrem. Eles 
atraem e retêm moléculas de água através de pontes de hidrogênio. 
 
Inicialmente, deve-se considerar que os grupos (OH) são polares, isto é, a sua carga elétrica não é uniforme em toda 
sua estrutura. Existe uma carga negativa ao lado do átomo de oxigênio e uma carga positiva ao lado do átomo de 
hidrogênio, conforme é ilustrado na Fig. 6. Os compostos polares formam ligações químicas por meio de atração 
eletrostática entre os átomos. Apesar dessas ligações ou pontes de hidrogênio não serem fortes como as ligações 
químicas primárias, elas são bastante importantes na madeira. 
As moléculas de água são também polares, com cargas residuais positivas ao lado do hidrogênio e negativas ao lado 
do átomo de oxigênio, conforme é ilustrado na Fig. 6. 
 
 
Fig. 6 – Representação esquemática da hidroxila e da molécula de água 
mostrando a polaridade. 
 
Das considerações anteriores, pode-se prever o mecanismo responsável pela cristalinidade observada em certas 
regiões das microfibrilas e o mecanismo da adsorção das moléculas de água pela madeira. A Fig. 7 ilustra as pontes 
de hidrogênio que ocorrem nas regiões cristalinas das microfibrilas, onde as cargas residuais das hidroxilas nas 
moléculas de celulose são mutuamente satisfeitas, o que torna aqueles grupos OH inacessíveis às moléculas de água 
nas condições naturais da ma-deira. Entretanto, nas regiões amorfas, as moléculas de celulose dispõem de 
hidro-xilas livres para ligarem-se com moléculas de água através das pontes de hidrogênio. 
 
 
Fig. 7 – Representação esquemática das pontes de hidrogênio entre 
as moléculas de celulose da região cristalina das microfibrilas. 
 
De acordo com Stamm (1964), acredita-se que a água penetre livremente nas regiões amorfas da celulose, onde é 
adsorvida pelos grupos hidroxílicos disponíveis. Na região cristalina, a água é adsorvida somente na superfície, 
devido à impossibilidade de penetração nos cristais formados pelas moléculas de celulose. 
 
Umidade de equilíbrio com o ambiente (UE) 
 
A umidade da madeira tende a atingir um teor onde ocorre o equilíbrio dinâmico com a umidade relativa da 
atmosfera. 
As curvas da Fig. 8 mostram como a umidade de equilíbrio da madeira é afetada pela umidade relativa do ambiente 
e pela temperatura. Entretanto, além desses fatores, a UE é variável com a história da exposição, espécie e 
extrativos; varia entre alburno e cerne de uma mesma espécie e com tensões mecânicas. 
 
 
Fig. 8 – Isotermas higroscópicas mostrando a relação entre a umidade 
relativa, a umidade de equilíbrio da madeira e a temperatura. 
 
Efeito da umidade relativa 
 
O fator mais importante que afeta a UE da madeira é a umidade relativa ou a pressão relativa de vapor do ambiente. 
 
Efeito da temperatura 
 
A temperatura diminui a UE da madeira para uma considerada umidade relativa, conforme pode ser verificado na 
Fig. 8. Este seria um efeito imediato. Assim, a umidade de saturação do ar, obtida por extrapolação da isoterma de 
adsorção para 100% de UR, decresce inversamente à temperatura. Esses são, entretanto, efeitos temporários ou 
reversíveis. De acordo com Kollmann & Côtê (1968), ainda não existe uma explicação satisfatória para o fenômeno. 
Entretanto, Skaar (1972) relaciona o fato à termodinâmica da adsorção. 
Um efeito permanente de redução da umidade de equilíbrio pode ser obtido pelo aquecimento da madeira a altas 
temperaturas, em condições que irão causar uma pequena perda da água de constituição. Kollmann et al. (1975) 
explicam que as hemiceluloses, que são os componentes mais higroscópicos da madeira, são também as mais 
sujeitas à degradação térmica, transformando-se em furfural e outros açúcares. Esses açúcares tendem a reagir 
entre si formando polímeros insolúveis em água, reduzindo, dessa forma, a higroscopicidade da madeira. 
Deve-se ainda considerar que a madeira, seca em secadores, tem uma UE menor do que aquelas secas ao ar, sendo 
que a UE tende a decrescer à medida que a temperatura usada na secagem aumenta. Skaar (1972) menciona 
exemplo de Salomon, em que a madeira seca ao ar a 22,20C e 60% de UR revelou uma UE de 9,65%, ao passo que 
para amostras secas a 750C - 850C a UE foi de 9,11 %, e para temperatura de termômetro seco equivalente a 1080C 
registrou-se 8,39%. 
Embora o efeito da temperatura possa causar uma redução permanente na UE e, conseqüentemente, reduzir as 
retrações e as expansões da madeira, também podem ocorrer efeitos indesejáveis em algumas das suas 
propriedades físico-mecânicas, especialmente na resistência à abrasão. 
 
Efeito da história da exposição 
 
As isotermas da Fig. 9 ilustram como a maneira pela qual ocorreu a exposição influi na UE alcançada pela madeira 
exposta a diversas umidades relativas. Inicialmente, a madeira verde foi submetida à secagem pela exposição a 
umidades relativas decrescentes até obter-se uma UE correspondente a 0%. Obtém-se, assim, uma curva de 
dessorção inicial. A colocação da amostra sob as mesmas condições anteriores, porém na ordem crescente da UR, dá 
origem a valores de UE que geram a curva de adsorção, situada mais inferiormente. Finalmente, a curva da segunda 
dessorção, obtida por meio de UR iguais às anteriores na ordem decrescente, situa-se em posição intermediária. 
 
 
Fig. 9- Isotermas higroscópicas para madeira de mogno, mostrando a ocorrência da histerese 
(adaptado de Spalt 1958; e Wangaard & Granados 1967). 
 
As curvas correspondentes à adsorção e segunda dessorção são reproduzíveis, isto é, um novo ciclo 
adsorção/dessorção daria resultados semelhantes aos obtidos anteriormente. Entretanto, a curva correspondente à 
primeira secagem não seria reproduzível. Kollmann & Côtê (1968), baseados em Stam & Harris, discutem o 
fenômeno. 
A diferença entre as UE, para uma mesma UR, é denominada histerese. Verifica-se, portanto, que a DE depende do 
sentido por meio do qual ela foi alcançada. Amais provável causa desse fenômeno seria o rearranjamento das 
moléculas de celulose e lignina durante a secagem inicial, quando as hidroxilas seriam deslocadas para uma menor 
distância entre si, estabelecendo pontes de hidrogênio e deixariam, portanto, de estar disponíveis para atrair e reter 
moléculas de água. Na adsorção, uma parte dessas hidroxilas continuaria a satisfazer-se mutuamente e, 
conseqüentemente, menor número de locais de adsorção estaria disponível. Apesar de essa ser uma explicação 
antiga, é ainda a mais aceita. 
Skaar (1972) define o coeficiente de histerese (A/D) como a relação das UE para a adsorção e a dessorção a uma 
umidade relativa considerada. O mesmo autor considerava valores de 0,8 a 0,9 como representativos do fenômeno 
para as madeiras em geral. 
O número de etapas através do qual a UE foi alcançada é outro exemplo de como a maneira pela qual se deu a 
exposição pode influir nos valores de umidade obtidos. A UE tende a decrescer com o aumento do número de 
etapas, conforme ilustra a Fig. 10. A UE segundo uma adsorção é maior quando uma amostra seca é exposta 
diretamente a uma UR de 88% do que uma exposição ã mesma UR através de uma série de etapas intermediárias de 
adsorção. 
 
Efeito da espécie da madeira e extrativos 
 
As isotermas variam de espécie para espécie. Essas diferenças são atribuídas às diferentes proporções em que os 
constituintes (celulose, hemicelulose e lignina, dentre outros) entram para formar a madeira das diferentes espécies 
e as possíveis interrelações entre eles nas paredes celulares. A Fig. 11, representando isotermas de adsorção para 
diversos componentes da madeira, permite entender as razões do efeito em discussão. 
 
 
Fig. 10 – Relação entre a umidade de equilíbrio e o número de etapas 
utilizadas para alcançá-la, em um processo de adsorção de 0% a 88% de 
umidade relativa (adaptado de Skaar 1972) 
 
 
 
Fig. 11 – Isoterma higroscópica de adsorção para madeira de Eucalyptus 
regnans e seus componentes (dados de Christhensen e Kelsey, 
apresentados por Stamm 1964) 
 
 
Christhensen & Kelsey, citados por Skaar (1972), trabalhando com E. regnans, estimaram que a celulose contribui 
com 47%, as hemiceluloses com 27% e a lignina com 16% da capacidade total adsortiva de água pela madeira. 
Entretanto, Skaar (1972) salienta que a curva correspondente à capacidade adsortiva da madeira pode não 
corresponder necessariamente à somatória dos seus constituintes, devido aos efeitos provenientes das técnicas 
usadas na separação e extração dos compostos e também devido às possíveis interrelações entre os constituintes. 
A presença de extrativos na madeira também contribui para reduzir a sua higroscopicidade. J ankowsky & Galvão 
(1979) discutem a influência dos extrativos das madeiras de mogno, pinho-do-paraná e Eucalyptus citriodora em 
função de variações na temperatura e na umidade relativa. 
Embora seja bastante difundido o conceito de que espécies ricas em extrativos possuem baixa higroscopicidade, 
Wangaard & Granados (1967) já haviam mostrado que, para umidades relativas baixas e intermediárias, esse 
conceito não é válido, o que foi comprovado por Jankowsky (1979). 
 
Efeito Barkas 
 
Barkas, citado por Skaar (1972), mostrou que a plasticidade da madeira influi na sua UE. A teoria prevê um 
abaixamento da UE em relação às condições normais quando a madeira é submetida à compressão (por exemplo, 
impedida, com anéis de aço, de expandir-se durante a adsorção de água). O fenômeno ocorre em sentido contrário 
quando a madeira é submetida à tração, isto é, a UE aumenta. 
 
Umidade de saturação ao ar 
 
A umidade de saturação ao ar (USA) corresponde à umidade da madeira em que toda a água de capilaridade se 
evaporou, tendo permanecido apenas a água de adesão ou higroscópica saturando as paredes celulares. 
O ponto de saturação ao ar é caracterizado por ser um ponto de referência, a partir do qual alterações bruscas 
ocorrem nas características da madeira. Dessa forma, a maioria das resistências mecânicas aumenta com a 
evaporação da água higroscópica. O inchamento e a retração somente ocorrem abaixo da USA, havendo estabilidade 
dimensional acima desse ponto. Baseado nesse comportamento da madeira, a USA pode ser determinada 
indiretamente, como é ilustrado nas Fig. 12 e 13. A USA pode ser também determinada por extrapolação das 
isotermas higroscópicas de adsorção para a UR de 100%. 
 
 
Fig. 12 – Característica da relação entre a condutividade elétrica e a 
umidade da madeira. O ponto de tangência entre a curva e a parte linear da 
relação corresponde à USA. 
 
 
Fig. 13 – Retração volumétrica (Rv) da madeira de Pinus oocarpa em função 
de sua umidade (U), possibilitando a determinação da USA (adaptado de 
Aguiar 1980) 
 
De uma maneira geral, a USA está situada entre 25% e 32% de umidade. Stamm (1964) apresenta uma tabela onde a 
USA de Sitka Spruce é calculada por seis diferentes métodos, cujos resultados apresentam uma boa concordância 
entre si. 
 
Instabilidade dimensional da madeira: retração e inchamento 
 
É fato conhecido que a madeira se movimenta ou trabalha, isto é, retrai ou incha de acordo com a umidade relativa 
ambiental. 
As inúmeras implicações de ordem prática do fenômeno fazem o seu estudo de grande importância. Espécies podem 
ser vetadas em utilizações onde a estabilidade dimensional seja fator importante. Por outro lado, o estudo das 
características da movimentação da madeira tem permitido o aproveitamento de espécies menos estáveis, para 
obter produtos de alta estabilidade como compensados. 
 
Características da variação dimensional da madeira 
 
De uma maneira geral, à medida que a madeira perde água ela se retrai, ao passo que o inchamento caracteriza a 
adsorção. Praticamente, toda a movimentação ocorre entre a umidade de saturação do ar e 0% de umidade. Isso 
significa que as variações dimensionais correspondem à dessorção ou adsorção da água higroscópica localizada nas 
paredes celulares. 
 
As fig. 14 e 15 mostram as características dessa variação de dimensões quando a madeira está perdendo ou 
ganhando água. O estudo dessas figuras permite verificar que a magnitude da variação depende da direção 
estrutural considerada na madeira. Observa-se também que a relação entre a variação dimensional e a umidade 
pode ser considerada linear ate os valores próximos à umidade de saturação ao ar. 
 
 
Fig. 14 – Característica da retração da madeira (volumétrica e nas direções longitudinal, radial 
e tangencial) em função da umidade. 
 
 
Fig. 15 – Característica do inchamento da madeira (volumetrico e nas direções longitudinal, 
radial e tangencial) em função da umidade. 
 
 
Determinação da instabilidade 
 
A variação dimensional em qualquer das três direções estruturais da madeira é calculada como percentagem da 
variação em relação à dimensão inicial. Assim, a retração dimensional é calculada em relação às dimensões verdes e 
o inchamento com base nas dimensões secas, de acordo com as expressões que seguem. 
 
Retração = [(Dimensão verde – Dimensão seca)/Dimensão verde] . 100 
 
Inchamento = [(Dimensão verde – Dimensão seca)/Dimensão seca] . 100 
 
A variação volumétrica pode ser obtida a partir do volume dos corpos de prova secos em estufa, secos ao ar e 
verdes. Entretanto, essa variação pode ser estimada diretamente dos valores das variações transversais e 
longitudinais como demonstrado a seguir. 
 
Volume verde (Vv) = rtl 
 
Volume seco (V0) = r0t0l0 
 
Retração volumétrica (RV) = [(Vv-V0)/Vv].100 
 
 
 
Sendo a retração radial (Rr) = (r - r0)/r, 
 
Resulta que 
 
r0 = r (1 – Rr) 
 
e, da mesma forma, obtém-set0 = t (1-Rt) 
 
l0 = l (1 – Rl) 
 
Substituindo r0, t0 e l0 em Volume seco (V0) = r0t0l0 por seus valores, resulta que 
 
Vo = r (1 – Rr) . t (1-Rt) . l (1 – Rl) 
 
Substituindo V0 e Vv em Retração volumétrica (RV) = [(Vv-V0)/Vv].100 obtém-se 
 
Rv = { {rtl - [r (1 – Rr) . t (1 – Rt) . l (1 – Rl)]}/rtl } . 100 
 
Ou 
 
Rv = { rtl . [ 1 - (1 – Rr) . t (1 – Rt) . l (1 – Rl)]/rtl } . 100 
 
Rv = [ 1 - (1 – Rr) . t (1 – Rt) . l (1 – Rl)] . 100 
 
Efetuando e simplificando, resulta: 
 
Rv = ( Rt + Rr + Rl – Rt Rr – Rl Rt – Rl Rr + Rl Rr Rt ) . 100 
Nesta última expressão, os termos multiplicados por Rl podem ser desprezados, por serem relativamente menores, 
o mesmo acontecendo com o produto Rr Rt. 
Da simplificação resulta 
 
Rv = (Rr + Rt + Rl) . 100 
 
Que, para fins práticos, pode ser reduzida a 
 
Rv = ( Rr + Rt ). 100 
 
Como foi mencionado, a fórmula (13b) pode ser usada para fins práticos, decrescendo a sua precisão com o 
aumento dos valores de Rr e Rt. Assim, por exemplo, para Rr = 7%, Rt = 15% e RI = 0,02%, a diferença entre as 
fórmulas (13) e (13b) é de aproximadamente 1,0%. Já para Rr = 4%, Rt = 8% e RI = 0,02%, a diferença seria de 0,3%. 
As variações volumétricas podem ser determinadas através dos métodos preconizados pelo INSTITUTO DE 
PESQUISAS TECNOLÓGICAS (1956) ou pela AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS (1976). A ASTM 
(Norma D 143) recomenda a utilização de corpos de prova com 5,0 x 5,0 x 15,0 cm, sendo a determinação do volume 
feita por imersão em água. O IPT utilíza corpos de prova de 2,0 x 2,0 x 3,0 cm com imersão em mercúrio.