1.3 Densidade da madeira

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Professor: Gustavo Cardoso
PROPRIEDADES FÍSICAS, QUÍMICAS E MECÂNICAS DA MADEIRA
DENSIDADE DA MADEIRA
CURSO: ENGENHARIA CIVIL
PROFESSOR: GUSTAVO DUARTE CARDOSO
DISCIPLINA: MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 
 
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PROPRIEDADES FÍSICAS
Densidade da Madeira
1. Definição da Densidade da Madeira
Métodos de determinação do volume 
2.1. Método estereométrico
2.2. Método de deslocamento de líquido
2.3. Método de pesagem
Determinação da Densidade da madeira 
3.1. Densidade aparente a um teor de umidade qualquer
3.2. Densidade aparente a 0% de umidade 
3.3. Densidade aparente a 12% de umidade
3.4. Densidade básica
3.5. Densidade por imersão relativa em água
3.6. Densidade com base na metodologia de KEYWERTZ
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PROPRIEDADES FÍSICAS 
4. Fatores que influenciam na Densidade da Madeira
4.1. Espécie vegetal
4.2. Variação dentro da árvore
4.3. Lenho primaveril e outonal
4.4. Variação de acordo com a idade da árvore
4.5. Teor de umidade da madeira
4.6. Influências externas
4.6.1. Local de crescimento
4.6.2. Tratamentos silviculturais
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DENSIDADE DA MADEIRA
INTRODUÇÃO
OBJETIVOS.
Fornecer conhecimentos sobre as qualidades físicas da madeira, visando a sua utilização.
 Madeiras pesadas: Construção civil, carvão vegetal, 	carrocerias, assoalhos, etc .
 Madeiras leves: celulose, caixotaria, acabamento 	interno de construção, forro, etc.
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Definição:
A densidade de um corpo é definida como sendo a relação entre o peso da massa pelo seu respectivo volume, determinada através da seguinte forma:
	
	
	 -	densidade (real) de um corpo, em g/cm3;
	M -	massa do corpo, em grama;
	V -	volume do corpo (descontando os vazios 		internos cheios de água e ar), em cm3.
DENSIDADE DA MADEIRA (real)
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1) Método Estereométrico:
O volume é determinado, utilizando-se um instrumento de medição precisa (paquímetro ou micrômetro). 
DETERMINAÇÃO DO VOLUME
DENSIDADE DA MADEIRA
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Condição Essencial para determinação do volume pelo método esteriométrico: CORPOS DE PROVA DE FORMA REGULAR.
Faces paralelas
V = 0.785 x D² x C
DETERMINAÇÃO DO VOLUME DE CORPO DE PROVA PELO MÉTODO ESTEREOMÉTRICO
Forma cilíndrica de bases paralelas
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O volume é determinado por simples medições, utilizando-se um instrumento de precisão (paquímetro ou micrômetro). Neste caso, é essencial que a amostra de madeira apresente as faces paralelas ou tenha forma cilíndrica com bases paralelas 
Leitura final: 3,232cm
1ª
2ª
3ª
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2) Método por deslocamento de líquido: 
Consiste na determinação do volume através da imersão da peça de madeira em um líquido. A grande vantagem desse método é que a amostra pode ter forma irregular.
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Água: 
O volume da amostra corresponde ao volume de água deslocada pela peça de madeira imersa em água contida em um recipiente graduado.
A desvantagem desse método é:
não ser preciso nas leituras e
a madeira deve apresentar-se saturado de água.
DETERMINAÇÃO DO VOLUME DE CORPO DE PROVA PELO MÉTODO DE DESLOCAMENTO DE LÍQUIDO
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DETERMINAÇÃO DO VOLUME DE CORPO DE PROVA PELO MÉTODO DE DESLOCAMENTO DE ÁGUA
Leitura 1
Leitura 2
Líquido – H2O
Corpo de prova
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Mercúrio (Hg):
O volume do corpo de prova (CP) é determinado em um aparelho denominado de volumenômetro de Breuil onde a amostra é mergulhada por meio de uma manivela micrométrica até que a madeira fique submersa por completo. 
O volume é determinado pela diferença das duas leituras de volume antes da imersão e depois da imersão através da seguinte forma:
	 V = 0,003 (L2 – L1)
L1 -	leitura do volume do Hg antes da imersão;
L2 -	leitura do volume do Hg + volume de Hg deslocado 		pelo CP depois da imersão 
DETERMINAÇÃO DO VOLUME DE CORPO DE PROVA PELO MÉTODO DE DESLOCAMENTO DE LÍQUIDO
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Volumenômetro de Breuil
DETERMINAÇÃO DO VOLUME DE CORPO DE PROVA PELO MÉTODO DE DESLOCAMENTO DE MERCÚRIO
L1
L2
Embolo
Corpo de prova
Mercúrio
Manivela
Vantagens do método:
- O CP pode ter forma irregular;
 O CP pode estar seca ou molhada.
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P - peso da amostra (recipiente + água + amostra), g
V(H2O) - volume da água deslocada pela amostra, cm³;
A - força de sustentação (empuxo);
(H2O) - densidade da água, 1 g/cm³ 
Método baseado no princípio de Arquimedes. Todo corpo em suspensão na água sofre uma reação contraria denominado de EMPUXO.
P = A (empuxo)
A = V(H2O) x (H2O) V(H2O) x 1 g/cm³ V(H2O) = A = P 
DETERMINAÇÃO DO VOLUME DE CORPO DE PROVA PELO MÉTODO DE PESAGEM
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DETERMINAÇÃO DO VOLUME DE CORPO DE PROVA PELO MÉTODO DE PESAGEM
Antes da imersão
Depois da imersão
Vantagens:
- pode-se ter CP de forma irregular;
- O método é preciso.
Desvantagens:
- CP precisa estar saturado;
- É um método demorado.
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MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DA MADEIRA 
Densidade aparente à U% de umidade:
Corresponde a determinação de densidade da madeira a um teor de umidade qualquer através da seguinte fórmula: 
(u) - densidade aparente da madeira a um dado teor de umidade;
Pu – peso da madeira úmida a um dado teor de umidade, g;
V(U) – volume do corpo de prova a um dado teor de umidade, cm³.
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MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DA MADEIRA 
Densidade aparente à 0% de umidade 
Consiste em determinar a densidade da madeira em estado completamente seco. 
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MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DA MADEIRA 
Densidade aparente à 12% de umidade
A madeira é submetida à aclimatação em um ambiente controlado de temperatura (20°C) e umidade relativa de (65%). Nessas condições, a madeira atinge a umidade de equilíbrio de 12%. 
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MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DA MADEIRA 
Densidade aparente básica 
Consiste em determinar a densidade com base na relação entre o peso da amostra seca Po e o seu respectivo volume em estado completamente saturado. 
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MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DA MADEIRA 
Densidade por imersão relativa da madeira 
A amostra deve ter forma alongada cilíndrica ou faces paralelas. A peça de madeira é dividida em 10 partes iguais e colocada em posição vertical em um recipiente contendo água, sem tocar na parte lateral e no fundo do recipiente. A densidade estimada é obtida, fazendo-se a leitura direta do nível da água atingido na madeira. 
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MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DA MADEIRA 
Densidade por imersão relativa da madeira 
Nível da água – 0,50 g/cm3
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MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DA MADEIRA 
Densidade da madeira com base na massa seca (0%) e massa saturada (Fórmula de KEYWERTZ, 1954). 
Consiste na razão entre a massa seca (0%) do material e relação da massa seca (0%) e com a massa da parede celular somada a massa de água.
M(0%) – madeira seca, g.
M(sat) – madeira saturada, g.
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MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DA MADEIRA 
Densidade por imersão relativa da madeira (cont.)
Caso a madeira afunde completamente, porém, volta a flutuar ao nível da água isso indica que a madeira possui densidade próxima de 0,99 g/cm³, e no caso da madeira afundar completamente sem flutuar ela possui uma densidade superior à 1,0 g/cm³. 
Desvantagem: O teor de umidade influencia na densidade da madeira. Portanto, o processo por imersão relativa em água fornece apenas um indicativo de densidade.
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FATORES QUE INFLUENCIAM NA DENSIDADE DA MADEIRA
CONSIDERAÇÕES:
Sendo a madeira um produto de natureza em contínuo desenvolvimento, jamais fornece medidas ou valores constantes. 
A densidade também é um reflexo das inúmeras influências externas e internas que atuam na organização e no tamanho das células do lenho. 
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FATORES QUE INFLUENCIAM NA DENSIDADE DA MADEIRA
Espécie vegetal:
	Conhecendo-se a grande variabilidade interna do lenho é fácil compreender que cada espécie possui uma densidade própria. O
mesmo também ocorre dentro de uma mesma espécie de madeira.
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FATORES QUE INFLUENCIAM NA DENSIDADE DA MADEIRA
Variação dentro da árvore:
	A densidade da madeira tem relação com a formação dos anéis de crescimento, formação do cerne, presença ou não do cerne fisiológica, formação do lenho juvenil, etc. 
	A densidade também varia ao longo do tronco, encontrando-se a máxima densidade na base do mesmo, onde é requerido de modo especial tecido rígido de sustentação, tendo os menores valores de densidade nas extremidades da copa.
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FATORES QUE INFLUENCIAM NA DENSIDADE DA MADEIRA
Lenho inicial e tardio:
	As paredes delgadas das células da madeira de lenho inicial e as paredes espessas de lenho tardio, principalmente nas Coníferas, determinam consideráveis diferenças na densidade da madeira, podendo ser expressa por :
(0%) = i(0%) + (t(0%) - i(0%) x S
(0%) - densidade da madeira (0%) de Coníferas, g/cm3;
i(0%) - densidade da madeira (0%) do lenho inicial, g/cm3;
t(0%) - densidade da madeira (0%) do lenho tardio, g/cm3;
 S - porção do lenho tardio (%).
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FATORES QUE INFLUENCIAM NA DENSIDADE DA MADEIRA
Anéis de crescimento e lenho inicial e tardio do Pinus taeda (UFPR, 2000)
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FATORES QUE INFLUENCIAM NA DENSIDADE DA MADEIRA
Lenho inicial e tardio:
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FATORES QUE INFLUENCIAM NA DENSIDADE DA MADEIRA
Variação de acordo com a idade da árvore:
	Em geral, a densidade aumenta com a idade, porque a árvore mais velha produz madeira mais densa, decorrente de fibras com parede celular mais espessa ou porque a árvore velha é impregnada e produz maior quantidade de extrativos que se depositam nos interstícios e paredes celulares.
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FATORES QUE INFLUENCIAM NA DENSIDADE DA MADEIRA
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FATORES QUE INFLUENCIAM NA DENSIDADE DA MADEIRA
Teor de umidade da madeira:
A fórmula permite mostrar que a densidade varia com o teor de umidade da madeira. 
Pode-se determinar a densidade aparente a um teor de umidade qualquer a partir da umidade e da densidade à 0% de umidade pela fórmula :
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FATORES QUE INFLUENCIAM NA DENSIDADE DA MADEIRA
Teor de umidade da madeira (Logsdon – 1998):
	A fórmula de Logsdon determina a influência da umidade na densidade aparente de espécies crescidas no Brasil. 
Onde:
ρ12 - densidade aparente à umidade de 12%, g/cm3
ρU - densidade aparente à umidade de U%, g/cm3
U – umidade da madeira no instante do ensaio, %
δV – coeficiente de retratibilidade volumétrica.
ΔV – retração volumétrica para umidade variando entre U e 0%.
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FATORES QUE INFLUENCIAM NA DENSIDADE DA MADEIRA
Influências externas:
Entre as principais influências externas sobre as árvores, tem-se:
Local de crescimento: Clima, solo, altitude, umidade do solo, declividade, vento, etc.
Métodos silviculturais: Adubação, poda, desbaste, espaçamento, associação de espécies, etc.