Propriedades físicas e parâmetros de fibras da madeira de Khaya ivorensis e Khaya senegalensis plantadas no norte do Estado do Espírito Santo

Prévia do material em texto

Universidade Federal do Espírito Santo 
Programa Institucional de Iniciação Científica 
Relatório Final de Pesquisa 
 
 
1 
 
Propriedades físicas e parâmetros de fibras da madeira de Khaya 
ivorensis e Khaya senegalensis plantadas no norte do Estado do 
Espírito Santo 
 
 
Identificação: 
Grande área do CNPq: Ciências Florestais 
 Área do CNPq: Tecnologia de Produtos Florestais 
Título do Projeto: Propriedades tecnológicas da madeira de espécies de rápido crescimento e/ou 
espécies com alto valor econômico com potencial para produtos sólidos plantadas no norte do 
Estado do Espírito Santo 
Professor Orientador: Graziela Baptista Vidaurre Dambroz 
Estudante PIBIC/PIVIC: Dâmaris Figueiredo Billo Nogueira 
 
 
Resumo: O crescimento da demanda mundial por madeira implica na busca de novas espécies de rápido 
crescimento e, neste cenário, os mognos africanos estão ganhando espaço e mercado no Brasil devido ao 
alto valor de mercado de suas madeiras. O objetivo geral desse trabalho foi avaliar as propriedades 
físicas e anatômicas das madeiras de Khaya ivorensis e Khaya senegalensis plantadas no norte do estado 
do Espírito Santo. Para isso, foram avaliadas a densidade básica e as contrações da madeira no sentido 
medula-casca, fator anisotrópico e os parâmetros das fibras, tais como comprimento e espessura da 
parede. Os resultados indicaram para K. ivorensis uma densidade básica de 0,433 g/cm³, contrações 
axial, tangencial, radial e volumétrica de 0,731, 5,621, 3,22 e 9,283%, e fator anisotrópico de 1,829. 
Para K. senegalensis os resultados apresentaram densidade básica de 0,575 g/cm³, contrações axial, 
tangencial, radial e volumétrica de 0,739, 6,875, 4,246 e 11,819% e fator anisotrópico de 1,708. A 
análise do parâmetro de fibras da madeira não foi possível devido a falta de mão-de-obra técnica no 
laboratório de anatomia da madeira. 
 
Palavras chave: Mogno africano, densidade básica, contração, fator anisotrópico, variação no sentido 
medula-casca. 
 
1 – Introdução 
 
Dentre as espécies introduzidas no Brasil, para fins comerciais em florestas plantadas, podemos 
citar o eucalipto e o pinus, que se destacam por seus rápidos crescimentos. No entanto, o mercado tem se 
tornado cada vez mais exigente e a demanda cada vez maior, sendo imprescindível a busca por novas 
espécies capazes de atender as necessidades do mercado madeireiro. Segundo Teixeira (2011), o mogno 
africano é uma opção para plantio por seu bom desenvolvimento, sua resistência a broca-do-ponteiro 
(Hypsipyla grandella Zeller) e por possuir uma madeira de boas características estéticas e grande valor no 
mercado internacional. 
O mogno africano é oriundo do continente africano e compreende algumas espécies do gênero 
Khaya, das quais podemos citar a Khaya ivorensis e a Khaya senegalensis. Tais espécies produzem uma 
madeira altamente valorizada, sendo empregada na indústria moveleira, em revestimentos, construções 
Universidade Federal do Espírito Santo 
Programa Institucional de Iniciação Científica 
Relatório Final de Pesquisa 
 
 
2 
 
leves, embarcações, instrumentos esportivos e musicais (PINHEIRO et al., 2011). Estas vêm ocupando 
lugar de destaque no mercado nacional e são consideradas possíveis substitutas para o mogno brasileiro 
(Swietenia macrophylla) por sua grande semelhança botânica. 
Gonçalves et al. (2007) afirmaram que, por ser de origem biológica, a madeira sofre grande 
variação em suas propriedades físicas. Tal variação ocorre tanto entre espécies diferentes como entre 
árvores de uma mesma espécie, possivelmente devido às mudanças decorrentes do amadurecimento da 
árvore e às condições ambientais impostas sobre a mesma. Podemos citar ainda as variações existentes 
entre diferentes posições de uma mesma árvore, na qual, segundo Malan (1995, citado por GONÇALVES 
et al., 2007), a variação no sentido radial (medula-casca) é a mais importante. 
Uma das propriedades físicas da madeira de grande variação é a densidade, sendo de grande 
notoriedade, pois, através desta é possível determinar outras propriedades físicas (FOELKEL; BRASIL; 
BARRICHELO, 1971). Segundo Moreschi (2010), a densidade é definida como a relação entre a massa e 
o volume de um corpo, conseqüentemente, é um reflexo fiel da quantidade de matéria lenhosa por 
unidade de volume ou, de forma inversa, do volume de espaços vazios existentes na madeira. 
As variações da densidade estão relacionadas com a proporção dos vasos e com a espessura da 
parede celular das fibras; o aumento da espessura celular e/ou da proporção de fibras pode resultar em um 
acréscimo da densidade, porém um aumento na proporção de vasos conduziria um decréscimo de 
densidade (OLIVEIRA; SILVA, 2003). 
No contexto de variações que ocorrem na madeira, outra importante é a dimensional. De acordo 
com Oliveira e Silva (2003) esta é oriunda da higroscopicidade da madeira, ocorrendo contrações se o 
teor de umidade no ponto de saturação das fibras deste material for reduzido. A contração da madeira 
depende, dentre outros fatores, do teor de umidade, da densidade do lenho, da posição na árvore e da 
direção estrutural (axial, tangencial ou radial), com comportamento diferente em cada uma dessas 
direções, devido à anisotropia da madeira. 
Em geral, a contração na direção tangencial é, aproximadamente, duas 
vezes maior do que na direção radial; a razão entre a contração tangencial e 
radial (relação T/R), comumente chamada de fator de anisotropia, geralmente 
varia de 1,5 a 2,5, e tornou-se um índice muito importante nos estudos de 
contração de madeira; quanto maior essa relação, maior será a tendência ao 
fendilhamento e empenamento da madeira. Para usos que envolverem 
estabilidade dimensional da madeira, a mais recomendada é aquela que 
apresentar a menor taxa T/R (OLIVEIRA E SILVA, 2003, p. 382). 
 
Segundo Panshin e De Zeeuw (1980) quando se trata da variação dimensional entre diferentes 
posições no tronco pode-se dizer que, de maneira geral, as contrações transversais (radial e tangencial) 
crescem no decorrer do sentido medula-casca devido à redução do ângulo microfibrilar na parede celular 
e ao aumento do comprimento da célula e do teor de celulose. 
 
2 – Objetivos 
 
O objetivo geral deste trabalho foi avaliar as propriedades físicas e anatômicas das madeiras de K. 
ivorensis e K. senegalensis plantadas no norte do estado do Espírito Santo. Os objetivos específicos foram 
Universidade Federal do Espírito Santo 
Programa Institucional de Iniciação Científica 
Relatório Final de Pesquisa 
 
 
3 
 
avaliar a densidade básica no sentido medula-casca (radial), avaliar as contrações da madeira, fator 
anisotrópico e os parâmetros das fibras da madeira. 
 
3 – Metodologia 
 
Foram estudas duas espécies de mogno africano, Khaya ivorensis e Khaya senegalensis, com 19 
anos de idade e provenientes da Reserva Natural Vale, norte do estado do Espírito Santo. De cada espécie 
utilizou-se cinco árvores, e de cada uma destas foi retirado um disco na altura de 1,30 m do solo. Os 
discos foram lixados, e em seguida retirou-se uma bagueta com o auxílio de uma serra fita vertical de 
bancada, posteriormente esta bagueta foi seccionada em corpos de prova (cp’s) com os raios orientados a 
partir da medula, com dimensões de, aproximadamente, 2x2x1 cm³, conforme ilustrado na figura 1. 
 
 
Figura 1. Confecção dos cp’s, onde são apresentados dois processos (a) retirada da bagueta no disco e (b) 
retirada dos cp’s na bagueta. 
 
A bagueta foi dividida por zonas, sendo a zona A o lado esquerdo e a zona B o lado direito da 
medula. Nos dois casos os cp’s foram enumerados de 1 a “x” a partir da medula, onde “x” é o númeromáximo de cp’s retirados de uma determinada zona (A ou B) da bagueta, variável de acordo com os 
diâmetros dos discos, conforme ilustrado na figura 2. 
 
 
Figura 2. Identificação dos cp’s. 
 
Os cp’s foram imersos em água, por um período de 21 dias para saturação, sendo expostos a vácuo 
diário de 5 minutos. Após a saturação completa, foi determinada a massa úmida em balança de precisão 
(0,001g) e o volume deslocado por meio do método de imersão em água destilada. 
Universidade Federal do Espírito Santo 
Programa Institucional de Iniciação Científica 
Relatório Final de Pesquisa 
 
 
4 
 
Para a obtenção do volume deslocado, fixou-se o cp em uma agulha adaptada a um suporte 
universal móvel, e em seguida submergiu-se o cp dentro de um recipiente com água destilada, sobre uma 
balança de precisão, como ilustrado na figura 3. 
 
Figura 3. Equipamentos utilizados para determinação do volume deslocado. 
 
Foram mensuradas, na condição saturada, as dimensões tangencial e radial do cp com o auxílio de 
micrômetro e a dimensão axial com o auxílio do paquímetro. Para secagem, os cp’s foram armazenados 
em estufa por um período de 7 dias, sob um regime de temperatura (no máximo 103 ± 2˚C) variável de 
acordo com os procedimentos adotados pelo Laboratório de Ciência da Madeira. 
Após a secagem, os cp’s foram novamente pesados e mensurados. Com base nos dados obtidos 
realizaram-se os cálculos necessários para a determinação do teor de umidade, da densidade básica, das 
contrações axial, tangencial, radial e volumétrica, e do fator anisotrópico, seguindo as Normas Brasileiras 
Regulamentadora - NBR 7190 (ABNT, 1997) e NBR 11941 (ABNT, 2003). 
 
4 – Resultados e Discussão 
 
As médias encontradas para densidade básica (DB), contrações e fator anisotrópico (FA) estão 
dispostas na tabela 1, juntamente com demais informações da estatística descritiva, para as duas espécies 
estudadas. 
As médias encontradas de DB foram 0,433 e 0,575 g/cm³ para K. ivorensis e K. senegalensis, 
respectivamente, demonstrando uma diferença de 24,7% na densidade entre as duas espécies. Rezende et 
al. (2012) estudaram K. ivorensis e K. senegalensis, com 11 anos de idade plantadas no Pará, e 
encontraram valores de 0,487 e 0,510 g/cm³ de DB para as espécies, apresentando apenas 4,51% de 
diferença. Esta variação entre as DB’s encontradas e as de Rezende et al. (2012) podem ser explicadas 
pela idade das amostras e pelo sítio de plantio, que apresenta condições de solo e clima desiguais, 
ressaltando a influência destes fatores na qualidade da madeira produzida. 
Gonçalves et al. (2007) encontraram média de 0,435 g/cm³ para Tectona grandis de 10 anos 
plantadas no Espírito Santo, e Oliveira e Silva (2003) média de 0,470 g/cm³ para Eucalyptus saligna com 
16 anos, indicando similaridade entre tais espécies e a K. ivorensis estudada. 
Universidade Federal do Espírito Santo 
Programa Institucional de Iniciação Científica 
Relatório Final de Pesquisa 
 
 
5 
 
 
Tabela 1: Propriedades físicas da madeira de K. ivorensis e K. senegalensis aos 19 anos de idade. 
Espécie 
Estatística 
Descritiva 
DB 
(g/cm³) 
Contrações (%) 
FA Axial 
(CA) 
Tangencial 
(CT) 
Radial 
(CR) 
Volumétrica 
(CV) 
K. ivorensis 
Média 0,433 0,731 5,621 3,226 9,283 1,829 
Máximo 0,561 2,010 17,000 9,114 11,827 3,695 
Mínimo 0,319 0,090 2,813 1,799 5,611 1,083 
DP 0,020 0,324 0,523 0,221 0,445 0,123 
CVar (%) 4,664 44,330 9,297 6,850 4,790 6,715 
K. senegalensis 
Média 0,575 0,739 6,875 4,246 11,819 1,708 
Máximo 0,719 2,094 9,073 6,374 16,418 2,919 
Mínimo 0,465 0,095 3,433 1,735 5,447 1,027 
DP 0,028 0,173 0,811 0,349 1,011 0,217 
CVar (%) 4,913 23,372 11,798 8,212 8,554 12,724 
Onde: DP é o desvio padrão, CVar o coeficiente de variação, DB a densidade básica e FA o fator anisotrópico. 
De acordo com a tabela 1, a diferença entre as CV das espécies estudadas foram de 21,5% 
apontando a relação existente entre a densidade e contração, em que é possível perceber que a K. 
senegalensis, por possuir maior DB, também apresenta maiores valores de contração. 
A análise da DB da madeira da K. ivorensis indicou grande variação radial, entretanto o perfil 
desta variação se mostrou semelhante entre as cinco árvores amostradas e entre as duas zonas (A e B) da 
bagueta removida de cada disco (figura 4). 
 
Densidade Básica
Khaya ivorensis
Porção radial no disco
A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11 B12
D
en
si
da
de
 B
ás
ic
a 
(g
/c
m
³)
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,55
0,60
Disco 1
Disco 2
Disco 3
Disco 4
Disco 5
Medula
 
Figura 4. Variação radial da densidade básica - da madeira de K. ivorensis. 
 
Para a madeira de K. senegalensis percebe-se que a variação radial da DB possuiu uma tendência 
crescente ou decrescente no sentido medula-casca do disco. Verifica-se uma variação radial semelhante 
entre as cinco árvores, no entanto, a variação radial ocorreu inversamente entre as duas zonas da bagueta. 
Universidade Federal do Espírito Santo 
Programa Institucional de Iniciação Científica 
Relatório Final de Pesquisa 
 
 
6 
 
Na zona A ocorre um decréscimo de DB enquanto na zona B ocorre o oposto (figura 5). Uma possível 
explicação para esse comportamento da variação é a presença de lenho de reação. 
 
Densidade Básica
Khaya senegalensis
Porção radial no disco
A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11 B12
D
en
si
da
d e
 B
ás
ic
a 
(g
/c
m
³)
0,45
0,50
0,55
0,60
0,65
0,70
0,75
Disco 1
Disco 2
Disco 3
Disco 4
Disco 5
Medula
 
Figura 5. Variação radial da densidade básica da madeira de K. senegalensis. 
 
A análise das médias de DB das amostras de cada árvore das duas espécies (figura 6) reafirma que 
a K. senegalensis possui maior densidade, e confirma a diferença na variação de DB entre as zonas A e B 
desta espécie. É possível perceber ainda que a K. ivorensis apresenta picos de valores de DB próximo da 
medula e da casca. 
 
Densidade Básica
Porção Radial nos Discos
A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11 B12
D e
n s
id
ad
e 
B á
s ic
a 
(g
/c
m
³)
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
Khaya ivorensis
Khaya senegalensis
Medula
 
Figura 5. Variação radial média da densidade básica das amostras de cada árvore de K. ivorensis e K. 
senegalensis. 
Universidade Federal do Espírito Santo 
Programa Institucional de Iniciação Científica 
Relatório Final de Pesquisa 
 
 
7 
 
Gonçalves et al. (2007) apresentaram um perfil decrescente de DB no sentido radial para Tectona 
grandis, enquanto Oliveira e Silva (2003) estudando Eucalyptus saligna descreveu um perfil crescente no 
mesmo sentido. Fica claro então que o comportamento da variação de DB no sentido radial não é um 
padrão para todas as espécies, sendo que esta variabilidade pode ser elucidada pelas diferentes estruturas 
anatômicas das espécies, assim como pelas proporções lenho inicial e tardio, juvenil e adulto, e cerne e 
alburno. Outros fatores que ainda podem ser citados são o teor de umidade da madeira, a idade, os tratos 
silviculturais, o solo e as condições climáticas na qual estava inserida a árvore. 
Durante o estudo das contrações e do FA algumas amostras foram eliminadas devido à ocorrência 
de colapso durante a secagem. As médias apresentadas na tabela 1 indicam que a K. ivorensis, apesar de 
ser mais estável dimensionalmente (por apresentar menores contrações), possui maior heterogeneidade 
entre as CR e CT.Rezende et al. (2012) encontraram para as contrações radial, tangencial e volumétrica da madeira 
de K. ivorensis 4,0, 7,0 e 10,6%, enquanto para K. senegalensis os valores foram 3,5, 7,5 e 10,7%, 
respectivamente. Os FA’s encontrados por estes autores foram de 1,75 e 2,14, para K. ivorensis e K. 
senegalensis, respectivamente, demonstrando disparidade com os valores obtidos no presente estudo. 
Estes resultados confirmam as diferenças entre as amostras estudadas pelos autores supracitados e as 
estudas, reafirmando a influência das condições climáticas, local de plantio e idade na qualidade da 
madeira. 
Os estudos de Oliveira e Silva (2003) para Eucalyptus saligna com 16 anos apontam médias de 
7,67, 14,83 e 26,00% de CR, CT e CV, respectivamente, e 1,99 de FA. Tais dados mostram grande 
diferença entre esta espécie e as Khayas estudadas, demonstram ainda que, apesar da similaridade 
apresentada na DB, a K. ivorensis é mais estável dimensionalmente. 
Uma possível explicação para a discrepância entre as contrações das Khayas em estudo e o 
eucalipto estudado por Oliveira e Silva (2003), pode ser devido aos teores de lignina e celulose. Espécies 
do gênero Eucalyptus vêm sendo melhoradas geneticamente para possuírem maiores teores de celulose e, 
consequentemente, menor teor de lignina, desta forma a sua madeira torna-se mais higroscópica, ou seja, 
possui maior capacidade de sorção, aumentando a variação dimensional. 
Conforme apresentado na figura 6, as Khayas estudadas apresentaram comportamento variável de 
contração no sentido medula-casca, contudo, com exceção da região medular, as duas espécies 
apresentaram maiores contrações próximas da casca. Já a figura 7 descreve o comportamento do FA, que 
apresentou expressivas variações radiais, sendo que para as duas espécies os menores valores encontrados 
foram próximos da medula e da casca. 
Oliveira e Silva (2003) demonstraram um perfil decrescente de FA e crescente de contração, no 
sentido radial. Nota-se que o perfil de variabilidade de contração foi similar entre as espécies, no entanto 
o mesmo não ocorre para o FA. 
Universidade Federal do Espírito Santo 
Programa Institucional de Iniciação Científica 
Relatório Final de Pesquisa 
 
 
8 
 
Contração Volumétrica
Porção Radial do Disco
A12A11A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10B11B12
Co
nt
ra
çã
o 
Vo
lu
m
ét
ric
a 
(%
)
7
8
9
10
11
12
13
14
15
K. ivorensis
K. senegalensis
Medula
 
Figura 6. Variação radial média da contração volumétrica das amostras de madeira de cada árvore de K. 
ivorensis e K. senegalensis. 
 
Fator Anisotrópico
Porção Radial do Disco
A12A11A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10B11B12
Fa
to
r A
ni
so
t ró
pi
co
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
2,6
2,8
K. senegalensis
K. ivorensis
Medula
 
Figura 7. Variação radial média do fator anisotrópico das amostras de madeira de cada árvore de K. 
ivorensis e K. senegalensis. 
 
 
5 – Conclusões 
 
- As espécies de mogno africano K. ivorensis e K. senegalensis apresentam densidade básica mediana. 
- De maneira geral, a densidade da madeira do mogno africano apresenta maiores valores próximo da 
medula e da casca, no entanto esta tendência pode ser alterada, por exemplo, pela presença de lenho de 
reação. 
- A K. ivorensis possui maior estabilidade dimensional, apesar de possuir maior heterogeneidade entre as 
contrações tangencial e a radial. 
- O fator anisotrópico do mogno africano varia consideravelmente ao longo do sentido radial. 
Universidade Federal do Espírito Santo 
Programa Institucional de Iniciação Científica 
Relatório Final de Pesquisa 
 
 
9 
 
- A densidade influencia diretamente na estabilidade dimensional, no entanto outros fatores devem ser 
analisados, tais como a proporção de celulose e lignina. 
 
OBSERVAÇÃO: 
NÃO FOI POSSÍVEL ANALISAR OS PARÂMETROS DAS FIBRAS DA MADEIRA DAS 
DUAS ESPÉCIES ESTUDADAS, POIS A PARTE INICIAL DESSA ANÁLISE DEPENDE DE 
SERVIÇOS DO TÉCNICO E O MESMO NÃO EXECUTOU O TRABALHO EM TEMPO VIÁVEL 
PARA ESSE RELATÓRIO UMA VEZ QUE ESTAVA OCUPADO EM ATENDER AS DEMANDAS 
DE PESQUISA DE TRÊS MESTRANDOS EM CIÊNCIAS FLORESTAIS CONSIDERADAS 
PRIORITÁRIAS NO MOMENTO PELA EQUIPE DE PESQUISA. 
 
6 – Referências Bibliográficas 
 
ASSOCIAAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7190: projeto de estruturas de 
madeira. Rio de Janeiro, 1997. 
ASSOCIAAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 11941: madeira – determinação da 
densidade básica. Rio de Janeiro, 2003. 
FOELKEL, C. E. B.; BRASIL, M. A. M.; BARRICHELO, L. E. G. Métodos para determinação da 
densidade básica de cavacos para coníferas e folhosas. IPEF, Piracicaba, n.2/3, p. 65-74, 1971. 
GONÇALVES, M. P. M., et al. Variação radial da densidade básica e comprimento das fibras da madeira 
de Tectona grandis L. Floresta e Ambiente, Seropédica, v.14, n.1, p. 70-75, 2007. 
MORESCHI, J. C. Propriedades da Madeira. 3. ed. Curitiba: Universidade Federal do Paraná, 2010. 
OLIVEIRA, J. T. S.; SILVA, J. C. Variação radial da retratibilidade e densidade básica da madeira de 
Eucalyptus saligna Sm. Árvore. Viçosa, v.27, n.3, p.381-385, 2003. 
PANSHIN, A. J.; DE ZEEUW, C. Textbook of wood technology. 4 ed., New York, USA: McGraw – 
Hill Book Company, 1980. 
PINHEIRO, A. L., et al. Ecologia, silvicultura e tecnologia de utilização dos mognos-africanos 
(Khaya spp.). Viçosa: Sociedade brasileira de agrossilvicultura, 2011. 
REZENDE, R. N., et al. Avaliação de propriedades físicas e mecânicas das madeiras de Khaya ivorensis e 
Khaya senegalensis (mogno africano). In: ENCONTRO BRASILEIRO EM MADEIRAS E 
ESTRUTURAS DE MADEIRAS, 13. 2012, Vitória, UFES-IBRAMEM. Anais... Vitória, 2012. 
TEIXEIRA, V. C. M. Avaliação de usinagem de mogno africano (Khaya ivorensis A. Chev.). 2011. 
45f. Monografia (Engenharia florestal) – Instituto de florestas, Universidade Federal Rural do Rio 
de Janeiro, Seropédica, 2011.