Fis Madeira p1

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1)CARACTERÍSTICAS DA MADEIRA (material biológico):
*ANISOTRÓPICA: a resposta a diferentes estímulos varia nos diferentes eixos. Isso ocorre devido as diferentes disposições dos elementos anatômicos e componentes químicos que variam também de acordo com a espécie. 
*HETEROGÊNEO: em um tipo de madeira encontra-se diferentes tipos de células, paredes celulares, componentes químicos, etc.
*HIGROSCOPICA: a madeira possui partes em sua estrutura química que permite a ligação com moléculas de água, ou seja, possui afinidade com a água devido aos grupos OH presentes na molécula de celulose. 
2)PROPRIEDADES DA MADEIRA 
2.1) UMIDADE: relação de massa úmida e seca, podendo ser umidade na base úmida ou umidade na base seca (mais utilizada, por ser uma base fixa), a qual pode atingir valores maiores do que 100%, pois a madeira pode ser capaz de reter uma massa de água maior do que a própria massa seca. Isso não ocorre com umidade na base úmida, onde os valores não ultrapassam 100%. O principal objetivo de se determinar a umidade é caracterizar o material para ser destinado ao melhor uso a partir de suas condições. Otimizando os processos industriais, de secagem e transporte.
** ERROS QUE SÃO COMETIDOS NA DETERMINAÇÃO DA UMIDADE DA MADEIRA, INDIQUE COMO EVITÁ-LOS. R: Tirar o corpo de prova da estuda e não colocá-lo direto no dessecador; não utilizar pinças próprias para o transporte do corpo de prova para o dessecador (usou-se as mãos); manter o local da pesagem fechado sem corrente de vento; grande quantidade de pessoas no local da pesagem não é adequado.
-COMO DETERMINAR A UMIDADE DA MADEIRA (NORMA TÉCNICA ABNT, ASTM, DIN):
AMOSTRAGEM: selecionar corpos de prova que representem o lote da madeira (EX: no caso de uma tábua, são necessárias no mínimo três para se obter uma distribuição normal dos dados (repetições), dentro desta tábua são selecionados os corpos de prova descartando uma faixa de 50-60cm das extremidades para não subestimar os valores de umidade. 
PESAGEM logo após a retirada dos corpos de prova para determinar a massa úmida
SECAGEM numa estufa 105º +- 3ºC, pesar periodicamente até não haver alteração na massa, assim determinar a massa seca. 
DETERMINAR A UMIDADE
DENSIDADE (Ou massa específica): é uma das propriedades físicas mais importantes da madeira porque está relacionada diretamente com propriedades como resistência mecânica, grau de alteração dimensional e perda ou absorção de água (podendo ser considerada como um índice de qualidade).A densidade (massa específica) expressa a quantidade de matéria lenhosa por unidade de volume, ou do volume de espaços vazios existentes em uma madeira.
Densidade Aparente: A Densidade é influenciada pelo teor de umidade da madeira, assim está relacionada com este teor.
Densidade básica: É a relação entre massa absolutamente seca (0% de umidade) e o volume saturado (volume de máxima expansão ou volume verde), não significa um volume com 100% de umidade e sim que a quantidade de água colocada chegue a condição de máxima expansão, representado pelo ponto de saturação das fibras (PSF). 
Densidade real: representada pela densidade da parede celular (celulose, hemicelulose e lignina), desprezando os espaços vazios no volume e assumindo apenas a densidade dos componentes químicos da parede celular, por isso aceita-se valores fixo para determinadas espécies. 
**MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE: Variam em função de como determinar a massa e o volume. A umidade é um fator importante a ser determinado, pois o mesmo interfere na densidade da madeira, uma vez que os dois parâmetros dependem da massa. Em uma visão mais prática, determinar a umidade é importante para saber como a madeira ira se comportar em determinados locais, se ela irá se contrair ou expandir.
ESTEREOMÉTRICO: pesar o corpo de prova para obter a massa, atendendo as normas ABNT 2003, e para determinação do volume bata medir os três eixos do corpo de prova utilizando um paquímetro, mas para isso o corpo de prova deve ter um formato fácil de ser medidos, de forma clara e definida. 
IMERSÃO: pesar o corpo de prova em uma balança para determinar a massa. Para determinação do volume, imergir o corpo de prova (CP) em um recipiente com água que estará em cima de uma balança, logo o volume de água deslocado pelo corpo de prova é quantificado pela balança com isso a massa de água deslocada corresponde ao volume do CP. Ocorre algumas dificuldades no métodos, é preciso cuidado e atentar aos detalhes. Métodos mais utilizado para determinação da densidade básica, pois o volume é saturado. 
XILÔMETRO: pesar o corpo de prova numa balança e determinar a massa. O volume é determinado pela imersão do CP em água, porém leva em consideração o volume de líquido deslocado e não a massa como no método anterior, para isso, o volume é determinado pela diferença de leitura do nível da água antes e depois da imersão do CP. Aconselhado também para determinação da densidade básica e possui a vantagem de se não trabalhar com balança, independe do formato e da quantidade de CP a ser utilizado. 
MTU (MÁXIMO TEOR DE ÚMIDADE): não utiliza determinação de volume, apenas uma relação entre a massa absolutamente seca e a massa totalmente saturada, pois existe uma relação inversa da densidade com a quantidade de água que o material pode conter (relacionado a parede celular). Ocorre a vantagem de não precisar determinar o volume, porem o erro maior está na determinação da massa saturada que pode ser facilmente subestimada.
FLUTUAÇÃO (método empírico – estimativa): Não determina a densidade, mas é utilizado para sabermos onde está a densidade na madeira. O CP é colocado em um recipiente com água sendo possível separar os dois grupos de madeira - a que flutua e a que não flutua, importante para o transporte de toras por rios, p.ex.). A densidade é determinada pela diferença entre o comprimento do CP inteiro e o comprimento da parte do CP que ficou imersa na água.
3)PONTO DE UMIDADE DA MADEIRA (TIPOS DE ÁGUA PRESENTES NA MADEIRA)
ÁGUA LIVRE: é a água que se encontra nos espaços vazios da célula (lumens, espaços intercelulares, etc.), é a água que não está intimamente ligada a nenhuma estrutura da parede celular, a qual é retida na madeira pelo efeito de capilaridade. Absorção: tomada mecânica de um liquido por um sólido poroso em sua estrutura capilar (tensão capilar)
ÁGUA ADSORVIDA: É a água de adesão, ou seja, aquela aderida quimicamente a parede celular, principalmente nas moléculas de celulose (C2, C3, C6) e hemicelulose. Adsorção: condição em que os gases líquidos ou substancias dissolvidas estão condensados sobre a superfície dos sólidos por atração intermolecular. 
POLIMOLECULAR: quando se tem duas ou mais moléculas de água entre a parede celular e a parede secundária;
MONOMOLECULAR: presença de uma molécula de água ligando as paredes por um sitio higroscópico;
VALENCIA SECUNDÁRIA: não ocorre a presença de água no sítio, mas a junção das paredes foram uma molécula de água, ou seja, é a água de constituição, para ser retirada deve-se quebrar o sítio higroscópico.Mesmo admitindo-se 0% de umidade ainda tem-se um percentual de água que não altera mais o valor da umidade, compreendendo a água monomolecular e de valência secundária. 
ÁGUA DE CONSTITUIÇÃO: é a água presente dentro da estrutura da parede celular, para retirar esta água, é necessário quebrar a constituição da parede celular, pois ela não está de forma disponível. 
MTU (MÁXIMO TEOR DE UMIDADE): Ocorre quando todos os componentes e estruturas da parede celular estão saturados de água, neste pontos está presente todas as formas de água, porém é difícil saber quando realmente a madeira atinge seu MTU.
PONTO DE SATURAÇÃO DAS FIBRAS (PSF): somente a parede celular encontra-se saturada, definindo a máxima expansão da madeira (máximo de água adsorvida), onde a água livre não ocorre. Os valores aproximam-se de 30% sendo que acima do PSF ocorre o aumento de massa mas não de volume (pois o volume está relacionado com a parede celular), logo é o pontoonde se tem maior valor de densidade.
UMIDADE DE EQUILÍBRIO HIGROSCÓPICO (UEH): ponto ideal determinado a fim de diminuir os processos de contração e expansão, diminuindo os problemas de secagem da madeira, sendo seus valores aproximados a 12% de umidade. Neste ponto é estabelecido o equilíbrio da umidade com as condições climáticas locais (T, UR), logo, este ponto varia de acordo com cada local. Ou seja, se é feito um móvel para determinado cômodo é preciso determinar a UEM, para que as condições de T e UR do local não afete a estrutura e resistências da madeira, por conta das contrações e expansões geradas pela variação climática. 
MADEIRA ABSOLUTAMENTE SECA (A.S.): presente apenas a água de constituição, onde a umidade da madeira atinge 0%.
CONSIDERAÇÕES:
MTU -> UEM: faz-se a secagem natural, feita no ambiente;
MTU -> A.S.: faz-se a secagem artificial. O ideal é utilizar a secagem natural até o PSF, pois a água livre é retirada facilmente e depois seca-se artificialmente até o UEM, não é necessário secar além deste ponto, pois se a madeira voltar ao ambiente natural a mesma irá adsorver água novamente. 
Para saber se a madeira atingiu o PSF mede-se o volume periodicamente durante a secagem natural a partir do MTU até obter um valor alterado do volume, pois do PSF até o MTU não ocorre a alteração do volume, logo, quando o volume passa a reduzir é que o PSF foi atingido (iniciou o processo de saída de água da parede celular). Ou então acha-se o PSF a partir da resistência mecânica do material, ou seja, quando se inicia a contração (aumento da resistência mecânica).
4)RETRATIVIDADE: É a capacidade do material contrair e expandir em função da umidade, quando esta variação estiver a baixo do PSF. Acima do PSF a madeira não varia dimensionalmente (volume), apenas sua massa varia. A contração e expansão se dá no intervalo entre PSF e A.S. e trabalha-se apenas com contração pois é o que NATURALMENTE ocorre com a madeira. 
CONTRAÇÕES LINEARES: 
CONTRAÇÃO AXIAL: essa contração se dá no sentido das fibras (paralela), portanto mede-se o comprimento da fibra usando como base dois planos longitudinais (plano radial e tangencial). A mesma possui valor desprezível, entres 0,1-0,9%, pois a alteração da umidade não irá fazer alterar significativamente o comprimento da madeira. Isso ocorre devido à disposição das microfibrilas no interior da parede celular, principalmente na camada S2 onde as microfibrilas são mais orientadas com o eixo da célula. Ou seja, a entrada de água na estrutura da parede celular afasta as ligações de hidrogênio, fazendo com que a expansãose dê no sentido perpendicular à fibra e não ao longo da mesma. Esta contração/expansão só não é zero devido a angulação “suave” das microfibrilas (as mesmas não estão totalmente alinhadas ao eixo celular). 
CONTRAÇÃO RADIAL: essa contração se dá no sentido do raio, perpendicular à fibra, usando como base dois planos tangenciais, seus valores então entre 2-8%.
CONTRAÇÃO TANGENCIAL: essa contração se dá no sentido dos anéis, usando como base dois planos radiais (no sentido radial, a contração é restrita pelos raios) seus valores estão entre 4-18%. 
CONTRAÇÕES VOLUMÉTRICAS: a resposta da madeira na CV é o somatório das contrações, axiais, radiais e tangenciais. Para isso mede-se as dimensões (axial, radial e tangencial) iniciais e finais padronizando os mesmos pontos (iniciais e finais) para as três contrações. Com isso determina-se o volume separadamente para cada contração que posteriormente serão somados. 
CONTRAÇÕES TOTAIS OU PARCIAIS: busca analisar o comportamento da madeira quanto a retirada de água. Como exemplo, pode-se medir a Contração Radial Total a partir da medição de sua dimensão máxima (quando a umidade está igual ou maior do que o PSF) e da dimensão radial em 0% de umidade (a.s.), sendo assim, a contração total é o somatório das contrações totais radiais, axiais e tangenciais em suas dimensões máxima e mínima. 
PORQUE A CONTRAÇÃO RADIAL É SEMPRE MENOR QUE A CONTRAÇÃO TANGENCIAL? 
EFEITO RESTRITIVO DOS RAIOS: como a contração radial se dá no sentindo dos raios, as células do mesmo barram a contração neste sentido.
TEORIA DA INTERAÇÃO ENTRE LI E LT: A contração radial é menor pois ela representa o somatório das contrações de todos LI’s e LT’s do corpo de prova separadamente. Esta contração se dá perpendicular aos anéis sendo que a proporção de LI é maior comparada a de LT (a qual as células possuem mais matéria – parede celular- e assim contraem mais). A contração tangencial se dá no sentido dos anéis, logo depende apenas do LT, pois, por possuir mais massa, o mesmo domina o movimento, forçando o LI acompanhar, logo contrai mais. 
VARIAÇÃO DO ÂNGULO MICROFIBRILAR: O ângulo microfibrilar é maior na parede radial comparado a parede tangencial da célula, fazendo com que as mesmas se disponham mais horizontalmente. Quanto maior este ângulo, menor é a contração transversal das fibras (e é maior a contração axial). 
PRESENÇA DE PONTOAÇÕES: as pontoações representam uma descontinuidade da parede celular e estão presentes apenas na parede radial da célula, permitindo a comunicação do raio com as fibras ou vasos, mantendo um fluxo horizontal de substancias. A parede radial contrai menos devido a presença das pontoações, deixando a mesma com menor massa (matéria), logo, contrai menos. 
TEOR DE LIGNINA: A parede tangencial possui mais lignina comparado a parede radial, porém quando se mede a Contração Radial, pega-se as paredes tangenciais, as quais possuem mais lignina, logo, contrai menos (uma vez que as contrações são opostas ao plano). Já na contração tangencial mede-se a parede radial, que possui menos lignina, logo, contrai mais. 
Tais fatores conferem a característica de ANISOTROPIA DIMENSIONAL da madeira, ou seja, a mesma se contrai e se expande em função de seus eixos, compondo uma das principais propriedades em termos de uso da madeira, pois dependo da posição de corte de determinado material é possível em quais direções o mesmo irá contrair. Para isso tem-se COEFICIENTE DE ANISOTROPIA, que é a relação entre o percentual da contração tangencial e da contração radial, sendo que, quanto mais próximo de 1, melhor a estabilidade dimensional da madeira, menor será a deformação da mesma. 
Ainda associado a anisotropia dimensional existe o COEFICIENTE DE RETRATIBILIDADE VOLUMÉTRICA (CRV), o qual relaciona a contração volumétrica com a umidade da madeira. Quanto maior o valor de CRV significa que a madeira vai contrair mais para cada percentual de umidade. Existem valores “fixos” para determinadas espécies, como exemplo, a madeira do CEDRO possui um CRV=0,38, ou seja, com a variação da umidade em 1% a madeira irá sofrer umas variação de 0,38% em seu volume. O cedro possui uma madeira amis estável pois sua estrutura anatômica é mais bem comportada além de sua densidade ser maior (por apresentar mais matéria-parede celular)
Esta variação só ocorre até uma umidade em PSF, pois como o CRV relaciona o volume, acima do PSF não ocorre alteração volumétrica do material.
Quanto maior a variação volumétrica em relação a variação de umidade, menos estável é o material.
MEDIÇÃO DAS CONTRAÇÕES
VOLUMÉTRICA: é necessário determinar os volumes iniciais e finais do corpo de prova. Para isso retira-se o corpo de prova da madeira e o satura com água até atingir uma umidade maior ou igual ao PSF, com o auxílio de um paquímetro mede-se as dimensões do CP de modo a se obter o volume inicial, ou seja, o somatório das contrações radial, axial e tangencial iniciais. Após a determinação do volume inicial, o corpo de prova passa por uma secagem lenta para não haver deformação na fibra(evitando que o mesmo sofra colapso ao ser saturado e ir direto para a estufa, pois a madeira resulta numa contração muito maior do que a parede celular suporta). Esta secagem pode ser feita naturalmente (no ambiente) ou na estufa, porém é necessário regular a temperatura e ir aumentando gradativamente até o CP atingir o PSF, onde não há mais riscosde ocorrer o colapso, uma vez que a água livre já foi retirada. Após este processo mede-se as contrações para a obtenção do volume final da madeira.