A utilização intensiva da madeira como matéria-prima para fins industriais ou construtivos deve ocorrer a partir do conhecimento adequado de suas propriedades. Por ser um elemento
orgânico heterogêneo, composto basicamente de celulose, polioses, lignina e extrativos, apresenta uma versatilidade enorme de usos para obtenção de uma série de produtos.
O aprimoramento no emprego de novas tecnologias para transformação e uso racional da madeira na geração de novos produtos, requer o conhecimento adequado de suas características e comportamento como matéria-prima. Sendo um recurso natural renovável, de suprimento praticamente inesgotável, continuará tendo possibilidades de utilização infindáveis.
2.5.1 Massa específica da madeira
A massa específica é uma das propriedades físicas mais importantes da madeira por estar relacionada diretamente com propriedades como resistência mecânica, grau de alteração dimensional e perda ou absorção de água. A essa propriedade estão relacionadas à maior parte das qualidades físicas e tecnológicas, sendo utilizada na prática como um parâmetro para classificação de madeiras.
A massa específica é importante, pois permite concluir a respeito da adaptabilidade da madeira como material de construção. Sendo esse o motivo da madeira ser procurada para fins estruturais, devido à boa relação de resistência/peso que ela apresenta (TRENDELENBURG E MAYER-WEGELIN, 1956).
A massa específica reflete a quantidade de matéria lenhosa por unidade de volume, ou do volume de espaços vazios existentes em uma madeira. Segundo Kollmann (1959), a massa específica real da matéria lenhosa para todas as madeiras é de 1,56 g.cm-3, com variações insignificantes.
Para Brown et al. (1952), a definição massa por unidade de volume é mais exata e independe da posição no espaço. Entretanto a razão peso por volume depende da gravidade.
A massa específica pode ser determinada pelo quociente da massa considerada (m) pelo volume correspondente (V). ρ= m ÷V Onde: ρ= massa específica (kg.m-3) m = massa (kg) V = volume (m3)
No Sistema Internacional, a massa é medida em kg e o volume, em m3. Outras unidades utilizadas são o g.cm-3 e g.l-1
2.5.2 Massa específica aparente da madeira
A massa específica é influenciada pelo teor de umidade da madeira. Comparações entre espécies devem, portanto, ser realizadas a um mesmo teor de umidade, Kollmann (1959).
A massa específica aparente está relacionada a um teor de umidade, por exemplo: ρ ap12 = m12 ÷ V12 para a massa específica aparente a 12% de umidade;
ρ ap15 = m15 ÷ V15 para a massa específica aparente a 15% de umidade, e ρ ap0 = m0 ÷ V0 para a massa específica aparente a 0% de umidade.
Nesta última, há grande dificuldade em manterem-se condições na câmara de secagem, e ainda, há a necessidade de medidas rápidas, para que a madeira não reabsorva umidade.
Existe ainda outra forma de determinação, de grande vantagem em estudos teóricos e comparações, denominada Massa Específica Básica Kollmann (1959). É obtida pelo quociente entre a massa da madeira seca a 0%, pelo volume verde da peça:
ρb = m0 ÷ Vverde
2.5.2.1 Fatores que afetam a massa específica na madeira
Sendo a madeira um material orgânico, heterogêneo, poroso e higroscópico sofre a influência de diversos fatores que atuam na organização de sua estrutura interna, determinando variações na sua massa especifica, podendo-se citar:
- Espécie:- As espécies apresentam grande variabilidade na sua estrutura interna. Portanto diferentes espécies possuem massas especificas diferentes. As diferenças de arranjo dos tecidos, distribuição das células, dimensões do lume das células e espessura das paredes celulares determinam valores próprios de massa específica para cada espécie de madeira. Salienta-se que a resistência da madeira está estreitamente relacionada com sua massa específica (PARKER, 1979).
Esta variabilidade em valores de massa especifica pode ocorrer ainda dentro de uma mesma espécie, dependendo da região onde árvore cresce. Portanto o valor de massa especifica representa valores médios para a espécie, sendo importante, quando da sua determinação, uma amostragem adequada de árvores.
Segundo Trendelenburg E Mayer-Wegelin (1956), a grande variabilidade da madeira pode ser expressa pelas variações da massa específica. Esta afirmação é compartilhada por vários autores Brown et al. (1952); Kollmann (1959); (1952); Knigge E Schultz (1966); Kollmann E Côté (1968); Krempl (1977); Bendtsen (1978) e Desch (1982).
- Teor de Umidade:- A determinação da massa específica depende do peso do material tomado a um teor de umidade fixo. Variações do teor de umidade causam variações do peso da peça de madeira. Sendo assim é fácil perceber a alta influência que o teor de umidade exerce sobre a massa específica. Também o volume poderá sofrer alteração devido a contrações ou inchamento da peça de madeira, Kollmann (1959).
-Lenho inicial e lenho tardio:- Em muitas espécies florestais de clima temperado, existe diferenciação na velocidade de crescimento das árvores, influenciada pela variação das condições climáticas. Em períodos com maior disponibilidade de luz, calor e água no solo (primavera- verão), a planta apresenta intenso crescimento vegetativo, desenvolvendo células de paredes finas, lume grande e, no conjunto, uma coloração mais clara e, em consequência, de menor massa específica. No final do período vegetativo (outono-inverno) a planta reduz sua atividade vital, resultando em células de paredes espessas, lume pequeno e aspecto mais escuro, com maior massa específica (PANSHIN E De ZEEUW, 1970).
Esta distinção no crescimento do lenho, mais evidenciado em coníferas, exerce importante influência na massa específica média da árvore. Em folhosas, o contraste entre massas específicas dos lenhos iniciais e tardios é menos evidente.
Embora a massa específica constitua-se numa medida que reflete a somatória de inúmeras variáveis através dos anéis de crescimento (KOCH, 1972), vários estudos têm demonstrado sua relação direta com o teor de lenho tardio (RISI E ZELLER, 1960; SCHNIEWIND, 1961; ZOBEL E RHODES, 1965; SCARAMUZZI, 1965; NYLINDER,1973; TATARANU, 1973; GUTH 1974 e KLOCK 1989 e 2000).
Kollmann E Côté (1968) afirmam que, como regra geral, a grande variabilidade na massa específica da madeira de coníferas depende mais da variabilidade da porcentagem de lenho tardio do que da variabilidade na massa específica individuais dos lenhos inicial e tardio.
-Posição no Tronco:- A árvore em geral forma anéis de crescimento mais largo no seu interior, próximo a medula, e anéis estreitos na parte mais externa, próximo a casca. Ocorrem variações de porcentagem de lenho inicial e lenho tardio, resultando em variações da densidade de massa. Outro aspecto importante relacionado com a posição no tronco é a ocorrência da madeira juvenil e da madeira adulta e em espécies de rápido crescimento. A grande diferença entre os dois tipos de lenho está na massa específica. A madeira juvenil é bem mais leve, de menor massa específica, apresentando menor resistência que a madeira adulta, de maior massa específica (PANSHIN E De ZEEUW, 1970).
Ao longo do tronco existem ainda grandes variações da massa específica, encontrando-se um valor máximo na base do tronco, onde são requeridos tecidos de sustentação mais rígidos. A massa específica decresce à medida que se distancia da base em direção a copa, Spurr E Hsiung (1954). Tal variabilidade ocorre entre indivíduos no sentido longitudinal e radial. As variações que ocorrem dentro das árvores, segundo Van Buijtenen (1969) e Barrichelo (1979), são geralmente as mais significativas.
Diversos autores têm-se preocupado com as variações da massa específica no tronco e realizaram estudos para verificar mudanças no sentido longitudinal e transversal da árvore (ZOBEL et al., 1959; KOLLMANN E CÔTÉ, 1968; ELLIOTT, 1970; BRASIL E FERREIRA, 1971; BARTZ, 1974; MONTGNA et al., 1974; KLOCK, 1989 e MUÑIZ 1993). Hassegawa (2003) em estudo de massa específica de três classes diamétricas, verificou que a massa específica se comportou de maneira semelhante nas três classes e decresceu em direção ao topo. Oliveira(2006) verificou que a idade da árvore influenciou significativamente a massa específica do Pinus taeda, principalmente entre as idades 9, 13 e 20 anos.
O meio físico onde as árvores crescem podem exercer influência sobre a massa específica. Estas alterações podem ser motivadas por fatores de crescimento como o clima, tipo de solo, altitude, umidade do solo, espaçamento e associação de espécies. Podem ainda ser motivados por aplicação de técnicas silviculturais como: adubação, poda, desbaste, densidade do povoamento entre outros (ZOBEL et al., 1959; KOLLMANN E CÔTÉ, 1968; VAN BUIJTENEN, 1969; ELLIOTT, 1970; OHTA, 1981 e PEREIRA, 1992).
Gonçalez et al.(2009) afirmam que a região de procedência da madeira teve influência na qualidade da madeira de Pinus caribaea var. hondurensis na suas propriedades físicas (densidade e retratibilidade) e mecânicas (MOR e MOE).