UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
FACULDADE DE ENGENHARIA FLORESTAL
Programa de Pós-Graduação em Ciências Florestais e
Ambientais
QUALIDADE DE PISOS MACIÇOS DE MADEIRAS
TROPICAIS
ANA CAROLINA SILVA COSTA
ii ANA CAROLINA SILVA COSTA
QUALIDADE DE PISOS MACIÇOS DE MADEIRAS
TROPICAIS
Orientador: Prof. Dr. Aylson Costa Oliveira Coorientadora: Bárbara Luísa Corradi Pereira
Dissertação apresentada à Faculdade de Engenharia Florestal da Universidade Federal de Mato Grosso, como parte das exigências do Curso de Pós-Graduação em Ciências Florestais e Ambientais, para obtenção do título de mestre.
v Aos meus pais, Rose e José, meus maiores exemplos de força, determinação, humildade e trabalho.
vi AGRADECIMENTOS
Gratidão a Deus, por me permitir concluir esta etapa, por todo aprendizado profissional e pela evolução pessoal durante estes dois anos.
Ao meu amor, Marcio, pelo apoio, pela compreensão e pelo carinho, por sempre me incentivar e acreditar no meu potencial e por ter sempre uma palavra de conforto quando mais preciso.
Aos meus, pais Rose e José, por todo esforço e empenho para a realização desta conquista; vocês são minha base e minha inspiração. Às minhas irmãs, Karina e Maria Clara, pelo amor, carinho e apoio. À nossa família, à qual devo toda minha gratidão.
Aos professores Aylson e Bárbara, que foram minha inspiração para seguir na área acadêmica. Toda minha admiração e respeito a vocês. Muito obrigada pela orientação, pela amizade que construímos durante este período de convivência, pela confiança, pela compreensão e por todo conhecimento compartilhado. À professora Elaine, pela participação na banca e pela contribuição positiva. Ao professor José Reinaldo, pela participação na banca, pelas contribuições positivas e pelo conhecimento compartilhado, que tanto agregou ao trabalho.
Aos meus amigos, por todo carinho e amor. Aos colegas da turma de Mestrado. À Mirian, pela ajuda e pelo transporte de material. À Universidade Federal de Mato Grosso e ao Programa de Pós-Graduação, pela oportunidade. À CAPES/CNPQ e à FAPEMAT, pela concessão de bolsa e pelo financiamento do projeto. Ao Laboratório de Tecnologia da Madeira e ao Laboratório de Ciência e Tecnologia de Alimentos da UFMT. À Brasil Tropical Pisos, pelo material e pela disponibilidade de seus colaboradores.
vii SUMÁRIO RESUMO...viii ABSTRACT...ix 1. INTRODUÇÃO GERAL ...11 1.1. OBJETIVOS ...13 1.1.1. Objetivo geral ...13 1.1.2. Objetivos específicos ...13 2. REVISÃO DE LITERATURA...14
2.1. PRODUÇÃO E MERCADO DE PISOS DE MADEIRA ...14
2.2. PISOS DE MADEIRA ...16
2.3. QUALIDADE DA MADEIRA PARA PRODUÇÃO DE PISOS ...19
2.4. COR DA MADEIRA...21
2.5. ENSAIOS DE SIMULAÇÃO DE PISOS EM USO ...23
3. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...26
CAPÍTULO I ...29
1. INTRODUÇÃO ...31
2. MATERIAL E MÉTODOS ...33
2.1. DENSIDADE BÁSICA ...33
2.2. ENSAIOS DE SIMULAÇÃO DE PISOS EM USO ...33
2.2.1. Preparo dos corpos de prova ...33
2.2.2. Ensaio de impacto da esfera de aço cadente ...34
2.2.3. Ensaio de atrito estático e dinâmico ...36
2.2.4. Ensaio de endentação de cargas aplicadas em pequenas áreas ...38
2.2.5. Ensaio de carga rolante...39
2.2.6. Ensaio de abrasividade ...41
2.2.7. Classes de qualidade dos pisos ...43
2.3. ANÁLISES ESTATÍSTICAS ...44
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO...45
3.1. DENSIDADE BÁSICA ...45
3.2. ENSAIOS DE SIMULAÇÃO DE PISOS EM USO ...46
3.2.1. Ensaio de impacto da esfera de aço cadente ...46
3.2.2. Ensaio de atrito estático e dinâmico ...48
3.2.3. Ensaio de endentação de cargas aplicadas em pequenas áreas ...50
3.2.4. Ensaio de carga rolante...53
3.2.5. Ensaio de abrasividade ...55
viii
3.2.7. Classes de qualidade dos pisos ...57
ix RESUMO
COSTA, Ana Carolina Silva. Qualidade de pisos maciços de madeiras tropicais. 2019. Dissertação (Mestrado em Ciências Florestais e Ambientais) – Universidade Federal de Mato Grosso, Cuiabá-MT. Orientador: Prof. Dr. Aylson Costa Oliveira.
x ABSTRACT
COSTA, Ana Carolina Silva. Quality of solid hardwood floors. 2019. Dissertation (Master in Forest and Environmental Sciences) - Federal University of Mato Grosso, Cuiabá, Mato Grosso, Brazil. Advisor: Dr. Aylson Costa Oliveira.
The present study was carried out with the objective of evaluating the quality of floors produced with wood of five tropical species: Dipteryx odorata (cumaru), Handroanthus spp. (ipê), Hymenaea courbaril (jatobá), Astronium lecointei (muiracatiara) and Bowdichia virgilioides (sucupira-preta). The floor samples were provided by the company Brasil Tropical Pisos, located in Alta Floresta, Mato Grosso, Brazil. The wood basic density was determined and was carried out the simulation of the behavior of floors in service. In the simulation tests were carried out the tests of impact of falling steel sphere, static and dynamic friction, indentation caused by loads applied in small areas, rolling loads and abrasiveness. The colorimetric characterization was also performed and the total extractives content in the wood of each evaluated species was determined. The results were submitted to variance analysis and when significant differences were established between them, Tukey's test was applied at a level of 5% of significance. Pearson correlation was performed between the results of basic density and simulation of the floors in service, and between colorimetric parameters and extractive content. As for the basic density, the woods of cumaru, ipê and jatobá were classified as heavy, and the woods of muiracatiara and sucupira-preta moderately heavy. According to the simulation of floor in service, cumaru and ipê fall into the high-quality class, jatobá and sucupira-preta in the intermediate quality class and muiracatiara in the low-quality class. There was a correlation between basic wood density and the simulation tests of the floors in service. In the colorimetric analysis, the wood floors of the species cumaru and sucupira-preta were characterized as light brown, muiracatiara as pink, Jatobá was framed in two classes, pink and yellow-brown and the color of ipê wood was characterized as olive. For extractive content, the results were higher than 8%. There was a correlation between colorimetric parameters and extractive content.
11 1. INTRODUÇÃO GERAL
A madeira pode ser aplicada em diversos usos. Ela se destaca de outros materiais por apresentar propriedades como baixo consumo de energia para seu processamento, isolamento térmico e elétrico, além de ser um material fácil de ser trabalhado (ROCHA et al., 2014). A madeira proveniente de florestas tropicais é utilizada principalmente na construção civil, na produção de produtos de maior valor agregado (PMVAs), ou seja, portas, janelas, pisos e molduras.
A madeira é um material heterogêneo, que apresenta variações na estrutura anatômica, na composição química e nas propriedades físicas e mecânicas (ANPM, 2015b). Essa variabilidade ocorre não apenas entre as diversas espécies arbóreas, como também entre indivíduos de uma mesma espécie e até mesmo entre peças obtidas de um mesmo indivíduo (ANPM, 2015b). Assim, essas diferenças entre as madeiras influenciam diretamente a qualidade e a utilização do produto final, por exemplo, sua aplicação para pisos. Busca-se explorar e aprimorar os diversos processos que envolvem a industrialização da madeira, para valorizar o produto obtido e aumentar seu aproveitamento, reduzindo a geração de resíduos (ROCHA et al., 2014; BASSO et al., 2017).
Para selecionar uma espécie adequada à produção de pisos, devem ser consideradas, principalmente, as propriedades físicas e mecânicas da madeira, pois elas influenciam sua resistência mecânica durante o uso. A densidade básica da madeira é hoje muito estudada, devido à sua relação com outras características físicas e mecânicas da madeira (MORI et al., 2004; ROCHA et al., 2014).
12 valorização de um produto madeireiro, pela sua comparação com madeiras apreciadas no mercado.
A qualidade de pisos de madeira é observada a partir de sua utilização a longo prazo. Assim, os ensaios de simulação de pisos de madeira são uma importante ferramenta para avaliar o comportamento dos pisos em uso (MARTINS et al., 2013). Segundo Padilha et al. (2006), é necessário avaliar as características dos pisos e seu comportamento em uso, para, então, propor sua utilização adequada. Isso significa o diferencial no mercado, tanto para agregar valor ao produto final como para garantir qualidade ao consumidor.
13 1.1. OBJETIVOS
1.1.1. Objetivo geral
O objetivo geral deste trabalho foi avaliar a qualidade de pisos maciços produzidos com madeiras de cinco espécies tropicais.
1.1.2. Objetivos específicos
• Determinar a densidade básica da madeira das espécies avaliadas. • Determinar o comportamento dos pisos em uso para as espécies
avaliadas, por meio dos ensaios de simulação de pisos, e relacioná-lo com a densidade básica da madeira.
• Indicar quais ambientes são mais adequados para a instalação de cada piso.
• Realizar a caracterização colorimétrica dos pisos de madeira das espécies avaliadas.
14 2. REVISÃO DE LITERATURA
2.1. PRODUÇÃO E MERCADO DE PISOS DE MADEIRA
A madeira sempre ocupou lugar de destaque dentre os diversos materiais utilizados pelo homem, devido à sua versatilidade. Atualmente, busca-se cada vez mais explorar e aprimorar os diversos processos que envolvem a industrialização da madeira, para valorizar sua utilização e seu aproveitamento (ROCHA et al., 2014; BASSO et al., 2017).
O Brasil é um país com grande potencial no setor de base florestal e sua atividade se divide em vários segmentos, como o de celulose e papel, painéis de madeira e pisos laminados, produtos sólidos de madeira e carvão vegetal (SILVA et al., 2016). A indústria de transformação mecânica da madeira representa um importante setor da indústria nacional de transformação, com ampla diversidade de produtos, como a madeira serrada, laminada e de painéis compensados, além dos produtos de maior valor agregado (PMVAs), como portas, molduras, pisos, móveis, entre outros (ABIMCI, 2016).
Do ponto de vista ambiental, a madeira é um dos materiais ecologicamente mais corretos, pois é renovável, e durante o seu crescimento a árvore captura o carbono da atmosfera, transformando-o em madeira, o que, consequentemente, contribui para a redução do efeito estufa (ANDRADE, 2014). Além disso, a colheita das árvores e o desdobro das toras são processos que envolvem baixo consumo de energia.
De acordo com a Associação Brasileira da Indústria de Madeira Processada Mecanicamente (ABIMCI, 2016), a indústria de base florestal registrou, em 2015, R$ 70,3 bilhões do valor bruto de produção brasileira,
com participação de 20% da indústria de madeira sólida, gerando 648,71 mil empregos diretos formais. Entretanto, considerando o potencial
15 Para Andrade (2014), a agregação de valor aos produtos de madeira, como no caso dos pisos, contribui significativamente para o manejo sustentável das florestas.
A importância das empresas de PMVAs está diretamente relacionada com a maior geração de renda e empregos e com o desenvolvimento do País, pois quanto maior o grau de elaboração de um produto, maior será o seu valor e maiores seus benefícios econômicos e sociais (ANDRADE, 2014). Jankowsky et al. (2004) afirmaram que os pisos de madeira podem apresentar agregação de valor superior a 200%, em relação à madeira serrada bruta.
De acordo com Andrade (2014), as empresas de PMVAs ainda são incipientes quando comparadas com as de outros setores produtivos. Podem ser citados como obstáculos ao desenvolvimento dessas empresas: crises internacionais, problemas cambiais, carência de matéria-prima legal, elevada carga tributária, falta de incentivos governamentais, burocracia, carência de estratégias e procedimentos relacionados à qualidade dos produtos (ANDRADE, 2014).
Para Martins et al. (2013), os pisos de madeira maciça produzidos no Brasil ainda são conhecidos pelo inadequado padrão de qualidade e competem no mercado consumidor apenas com base na estratégia de preços. De acordo com Jankowsky et al. (2004), isso acontece principalmente pela desorganização do setor.
Os problemas do setor resultam na perda de oportunidades, ou mesmo na baixa expressão no mercado internacional. Um recente estudo de pesquisa de mercado sobre o setor de pisos nos Estados Unidos revelou que a madeira maciça ainda é a mais demandada para esse fim naquele país, apesar do surgimento de materiais compósitos e engenheirados (FREDONIA GROUP, 2018).
16 Alemanha apresentam volumes de exportação muito superiores aos do Brasil (ABIMCI, 2016).
O Pará, com participação de 49%, o Paraná (20%) e o Mato Grosso (14%) foram os principais estados brasileiros exportadores em 2015 (ABIMCI, 2016). Segundo o mesmo estudo, o consumo é pequeno no mercado interno e a produção de pisos de madeira no Brasil vem decrescendo nos últimos anos, à taxa de -8,1% a.a. Essa queda pode ser atribuída à preferência e ao consumo nacional de piso cerâmico nas novas construções, pois o uso da madeira ainda sofre resistência cultural por parte da população brasileira (ABIMCI, 2016), devendo ser destacado, também, o elevado custo de mão de obra especializada para a instalação de pisos de madeira.
No Brasil, as espécies nativas provenientes da Amazônia Legal são as mais utilizadas na fabricação de pisos. Entre as mais comercializadas estão a cabreúva, o cumaru, o ipê, o jatobá, a maçaranduba, a muiracatiara, a muirapiranga, a grápia, o pau-marfim, o roxinho e a sucupira (ANPM, 2015a). Essas espécies destacam-se por seus atributos estéticos, dados por algumas de suas propriedades organolépticas, como cor, brilho, desenho, etc. (SILVA et al., 2017).
2.2. PISOS DE MADEIRA
Silva e Bittencourt (2002) definiram piso como uma superfície qualquer, contínua ou descontínua, construída com a finalidade de permitir o trânsito pesado ou leve. O piso de madeira maciça é aquele em que há apenas o beneficiamento da madeira, sem combinações com outros tipos de produtos processados (SANTOS, 2008). Já os pisos engenheirados, internacionalmente conhecidos como Engineered Wood Flooring (EWF) são os que possuem combinações com outros produtos (ANPM, 2015).
De acordo com Santos (2008) e Martins (2008), a escolha de um piso deve ser adequada ao uso e ao ambiente onde ele será inserido, portanto alguns fatores devem ser considerados:
17 • Qualidade: resistência ao trânsito e inalterabilidade de cor e
dimensão.
• Economia: custo de aquisição, instalação, desgaste, manutenção e conservação do piso.
• Segurança: o piso deve possuir características de segurança, como ser antiderrapante, silencioso, atóxico e duradouro. Para Padilha et al. (2006), o piso de madeira é extremamente aconchegante, o que torna esse material muito apreciado em ambientes residenciais ou comerciais. Os pisos de madeira maciça são ideais para salas de estar e jantar, quartos e até cozinhas e despensas (NWFA, 2018). Blanco et al. (2015) relataram que o uso de pisos de madeira melhora a aparência de superfícies. Um dos benefícios dos pisos de madeira maciça é que eles podem ser lixados e, assim, renovados várias vezes, pela retomada da cor e do brilho da madeira.
Existem diferentes classificações e definições para os diferentes tipos de piso (OLIVEIRA, 2016). Segundo Padilha et al. (2006), apesar da semelhança entre os pisos de madeira após a instalação, suas características específicas são bem variadas.
As variações de pisos de madeira são em relação aos modelos e às dimensões, ao acabamento superficial, à presença ou ausência de encaixes nas laterais, etc. Com o objetivo de organizar as denominações existentes, a Associação Nacional dos Produtores de Pisos de Madeira (ANPM, 2015a) apresentou definições dos principais tipos de produtos que integram cada grupo de pisos de madeira.
De acordo com a ANPM (2015a), os pisos de madeira maciça podem ser:
• Assoalho: peças de madeira maciça variando entre 8 e 22 mm de espessura, largura entre 57 e 210 mm e comprimento entre 280 e 6.000 mm. As peças apresentam encaixes macho/fêmea em 2 ou 4 laterais. Usado em ambientes internos.
18 dimensões. Geralmente, as dimensões do comprimento são múltiplas em relação à largura. Usado em ambientes internos. • Parquet: são várias peças maciças unidas, formando placas
quadradas de 240 x 240 mm, 482 x 482 mm, ou de dimensões e formatos variados. Sua espessura pode variar entre 6 e 18 mm. Também podem ser chamados de parquet mosaico, devido à possibilidade de formação de diferentes desenhos no momento da instalação. Não possuem encaixes laterais ou de topo. Usado em ambientes internos.
• Deck: peças de madeira maciça de comprimento variável, largura de 60 a 150 mm e espessura entre 6 e 18 mm, podem ou não possuir encaixes macho/fêmea. Usado em ambientes externos.
Quanto aos pisos engenheirados, a ANPM (2015a) definiu:
• Pisos Estruturados: geralmente esses tipos de pisos já são envernizados na fábrica e podem ser classificados em três categorias:
a. Estruturado maciço: composto por uma base de painel de madeira e um revestimento de madeira serrada, é adequado para piso chamado de lamela, que geralmente apresenta espessuras entre 2 e 5 mm. A base desse piso é constituída de peças de madeira maciça unidas lateralmente. As espessuras são variáveis, sendo as mais comuns de 11, 15 e 19 mm. b. Estruturado lamela (multiestruturado): constituído por uma base
de painel de madeira e um revestimento de madeira serrada, é adequado para piso chamado de lamela, com espessuras geralmente entre 2 e 5 mm. A base desse piso é de painel de madeira compensada com número de lâminas variável,
conforme a espessura final do piso, que pode ter entre 9,5 e 19 mm.
19
lâmina mais fina de madeira com espessuras inferiores a 0,6 mm. As espessuras finais dos pisos geralmente variam entre
7 e 15 mm.
• Piso laminado: são painéis de fibras ou partículas de madeira reconstituída, como MDF (painel de fibras de média densidade), HDF (painel de fibras de alta densidade) e MDP (painel de partículas de média densidade). Os painéis são revestidos por uma camada de papel impregnado com resina melamínica, que proporciona variados padrões decorativos, inclusive imitando a madeira natural.
2.3. QUALIDADE DA MADEIRA PARA PRODUÇÃO DE PISOS
A madeira pode ser aplicada em diversos usos. Ela se destaca de outros materiais por apresentar propriedades como baixo consumo de energia para o seu processamento, isolamento térmico e elétrico, além de ser um material fácil de ser trabalhado (ROCHA et al., 2014). Ademais, a madeira é um material durável e resistente, e quando utilizada para produção de pisos é sinônimo de conforto e aconchego, podendo ser empregada a partir da combinação de sua cor, seu desenho, sua grã, seu brilho, entre outras propriedades (ROCHA et al., 2014).
Por ser um material heterogêneo, a madeira apresenta variações na estrutura anatômica, na composição química e nas propriedades físicas e mecânicas. Essa variabilidade ocorre não apenas entre as diversas espécies arbóreas, mas também entre indivíduos da mesma espécie e até mesmo entre peças obtidas do mesmo indivíduo (ANPM, 2015b). Assim, essas diferenças entre as madeiras influenciam diretamente a qualidade e a utilização do produto final, por exemplo, sua aplicação para pisos.
20 da madeira para pisos e que a cor também é empregada como parâmetro de qualidade.
Para selecionar espécies adequadas à fabricação de pisos, devem ser consideradas, principalmente, as propriedades físicas e mecânicas da madeira, como densidade e dureza. Adicionalmente, podem-se considerar ainda os aspectos estéticos e as tendências da moda (ANPM, 2015a).
De acordo com Padilha et al. (2006), a densidade básica é uma das principais características e a mais estudada devido à sua importância na indicação de usos da madeira, sendo obtida pela relação entre a massa absolutamente seca e o volume. Pode-se dizer que todas as características físicas e mecânicas da madeira estão diretamente relacionadas com sua densidade (ROCHA et al., 2014).
Portanto, ao selecionar as espécies para produção de pisos, um dos principais fatores a serem considerados é a densidade do material, uma vez que madeiras mais densas são mais resistentes e mais utilizadas para esse fim (BLANCO et al., 2015).
A Associação Nacional dos Produtores de Pisos de Madeira (ANPM), ao estudar espécies brasileiras utilizadas para produção de pisos,
encontrou densidade básica igual a 0,870 g·cm-3 para a espécie cumaru,
0,890 g·cm-3 para ipê-amarelo, 0,760 g·cm-3 para jatobá, 0,790 g·cm-3 para
muiracatiara e 0,800 g·cm-3 para sucupira-preta (ANPM, 2015b).
A dureza é um parâmetro importante para a caracterização e a utilização da madeira, e tem elevada correlação com outras propriedades, como densidade, resistência à compressão, flexão, cisalhamento e rigidez (ANPM, 2015a). Outra característica de destaque é a estabilidade dimensional, que corresponde ao conjunto das características de contração e expansão da madeira. A contração e a expansão da madeira estão diretamente relacionadas com sua umidade (ANPM, 2015a).
21 fatores externos, como a alteração da umidade durante o processo de secagem, por exemplo.
A cor da madeira ocorre na amplitude colorimétrica desde o bege-claro até o marrom-escuro (quase preto), passando por tonalidades mais vibrantes, como em madeiras amarelas, avermelhadas, roxas ou alaranjadas (MORI et al., 2004). A diferença de tonalidades ocorre entre espécies, como também pode estar dentro da mesma espécie e/ou mesmo indivíduo arbóreo, sendo influenciada por fatores genéticos e ambientais (SILVA et al., 2017).
Neste contexto, Estuqui Filho (2006) apontou que as madeiras escuras são mais duráveis, enquanto as claras necessitam de maiores cuidados com relação à proliferação de fungos que causam manchas e o apodrecimento do material. Burger e Richter (1991) afirmaram que, geralmente, as madeiras mais escuras são mais densas e mais resistentes que as madeiras mais claras.
2.4. COR DA MADEIRA
Um dos aspectos atrativos da madeira, principalmente das espécies tropicais, são seus atributos estéticos, dados por algumas de suas propriedades organolépticas, como cor, brilho, desenho, etc. (SILVA et al., 2017). Dentre essas características, a cor é a que apresenta maior subjetividade na sua determinação. Segundo Martins et al. (2015), a cor é uma propriedade sensorial que pode ser utilizada para avaliar a qualidade da madeira e, também, pode ser um meio de valorização de um produto madeireiro, pela comparação com madeiras apreciadas no mercado.
22 A busca pela quantificação desse parâmetro pode levar a redundâncias com base em métodos pouco eficazes (SILVA et al., 2017). Para avaliar a cor da madeira de forma quantitativa e precisa, utiliza-se a colorimetria, técnica que descreve uma cor segundo diferentes elementos, com o auxílio de equipamentos específicos, como colorímetros e espectrofotômetros (MARTINS et al., 2015).
Um dos sistemas mais usados para medição de cores é o CIEL*a*b* (Comission International de L’Eclairage, ou Comissão Internacional de Iluminantes), que define a cor quantitativamente por meio dos parâmetros de luminosidade (L*), coordenada a cromática verde-vermelho (a*), coordenada a cromática azul-amarelo (b*), saturação da cor (C) e ângulo de tinta (h*) (BARROS et al., 2014).
De acordo com Camargos e Gonçalez (2001), o sistema CIEL*a*b* é fundamentado em três elementos: a luminosidade, a tonalidade e a saturação (Figura 1). A luminosidade refere-se ao parâmetro L*, que varia entre 0 e 100, em que zero caracteriza o preto total e 100 o branco total, também denominado eixo cinza. A tonalidade é representada pelas cores primárias verde, vermelho (simbolizadas pela coordenada a*), azul e amarelo (simbolizadas pela coordenada b*), localizadas no eixo perpendicular ao eixo cinza.
Fonte: Johansson (2008).
23 O parâmetro a* identifica a cor no eixo verde-vermelho e o parâmetro b* a cor no eixo azul-amarelo, devendo ser ressaltado que cada parâmetro varia de -60 a 60. Quando o a* é positivo, a cor está localizada na parte vermelha do eixo, e quando é negativo, ela está localizada na parte verde. Quando o b* é positivo, a cor está localizada na parte amarela do eixo, e quando é negativo, está localizada na parte azul (Figura 1).
Segundo Pincelli et al. (2012), a saturação da cor (C) corresponde ao raio do círculo de tonalidade, partindo do ponto cinza do eixo de luminosidade até a cor pura espectral, e varia de 0 a 60. Quanto mais distante do eixo, mais saturada será a cor. O parâmetro h* é o ângulo de tonalidade no círculo cromático e indica o domínio de um componente de tonalidade em uma cor.
2.5. ENSAIOS DE SIMULAÇÃO DE PISOS EM USO
Os pisos de madeira, quando em uso, estão sujeitos a riscos, danos por quedas de objetos, desgaste por elementos abrasivos, desgaste por tráfego de pessoas, arraste de objetos, entre outros (BLANCO et al., 2015). Assim, a escolha adequada da matéria-prima, ou seja, da espécie arbórea que será utilizada, pode reduzir os efeitos dessas ações.
Os ensaios de simulação de pisos são uma ferramenta importante para avaliar o comportamento dos pisos de madeira em uso (MARTINS et al., 2013). Com isso, é fornecido um conjunto de critérios de desempenho e valores de referência, que podem ser estabelecidos para fins de especificação (UNITED STATES FOREST LABORATORY, 1971).
24 Os ensaios de simulação de pisos em uso consistem em determinar a resistência a cargas concentradas, o impacto de esfera de aço, a determinação dos coeficientes de atrito estático e dinâmico das superfícies dos pisos, a endentação causada por cargas aplicadas em pequenas áreas e a resistência à carga rolante. A resistência à abrasão e a caracterização física da madeira não são apresentadas pela norma D2394-05, da ASTM (2011) (MARTINS et al., 2013).
O ensaio de impacto da esfera de aço cadente consiste em simular o impacto de pequenos objetos sobre o piso de madeira. O ensaio de endentação pelo rolo dentado visa simular o desgaste ocorrido no piso, provocado por pequenos objetos pontiagudos que podem aplicar uma carga concentrada em uma área muito pequena, por exemplo, o salto alto de um sapato feminino. O ensaio da carga rolante visa obter a medida do dano na superfície do corpo de prova a repetidas forças de rolagem, simulando a força aplicada no piso quando caixas, pianos, aparelhos ou outros objetos pesados são arrastados (ASTM, 2011).
Os danos causados por saltos de sapatos são amplamente reportados por usuários de pisos maciços de madeira. A superfície apresenta falhas na forma de depressões, devido ao esmagamento das fibras em pontos localizados. Logo, esse ensaio simula a compressão sobre pisos de madeira por saltos de sapatos de pessoas caminhando, principalmente do sexo feminino, que utilizam saltos altos com pequenas áreas de contato com o piso (MARTINS et al., 2013).
Os coeficientes de atrito são determinantes para a escolha da espécie de madeira de acordo com a utilização e o tráfego do local onde o piso será instalado, sendo importante que ela não proporcione uma superfície escorregadia. Ou seja, quanto maior o valor do coeficiente de atrito, menos escorregadia e mais segura é a superfície do piso (OLIVEIRA, 2016), o que evita quedas causadas por escorregamentos e possibilita, assim, um trânsito seguro (MARTINS, 2008).
25 diferencial no mercado, tanto para agregar valor ao produto final, como para garantir qualidade ao consumidor.
26 3. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS - ASTM. ASTM – D 2394–05 Simulated service testing of wood and wood-base finish flooring, Annual book of ASTM standards, 2011.
ANDRADE, A. de. A certificação como estratégia para a melhoria da qualidade de pisos de madeira. 2014. 127 f. Tese (Doutorado) - Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, Piracicaba – SP.
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ASSOCIAÇÃO NACIONAL DOS PRODUTORES DE PISOS DE MADEIRA - ANPM. Pisos de madeira: características de espécies brasileiras. Piracicaba: ANPM, 2015b. 184p.
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BASSO, S.; ZINELLI, M. R.; JESUS, M. de; MARQUES, M. de C. P.; SCHONINGER, E. C. Análise do processo de secagem de Jatobá (Hymenaea courbaril l.) e Muiracatiara (Astronium lecointei ducke) para a produção de pisos em uma empresa no município de Alta Floresta – MT. Cadernos de Cultura e Ciência, Crato – CE, v.16, n.1, Jun. 2017.
BLANCO, F. J.; SILVA, J. R. M.; BRAGA, P. P. de C.; LIMA, J. T.; TRUGILHO, P.F. Simulação em serviço de pisos de madeira jovem de Tectona grandis. Revista Matéria, v.20, n.4, p. 1048-1060, 2015.
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29 CAPÍTULO I
DENSIDADE BÁSICA E ENSAIOS DE SIMULAÇÃO DE USO DE PISOS MACIÇOS DE MADEIRAS TROPICAIS
RESUMO
Para propor a utilização adequada dos pisos de madeira, é necessário avaliar suas características e seu comportamento em uso. Ensaios de simulação de pisos de madeira são uma importante ferramenta para determinar o comportamento dos pisos em uso. O presente estudo teve como objetivo determinar a densidade básica da madeira e simular o comportamento em uso de pisos maciços produzidos com madeiras de cinco espécies tropicais: Dipteryx odorata (cumaru), Handroanthus spp. (ipê), Hymenaea courbaril (jatobá), Astronium lecointei (muiracatiara) e Bowdichia virgilioides (sucupira-preta). As peças de pisos foram fornecidas pela empresa Brasil Tropical Pisos, localizada em Alta Floresta, Mato Grosso. Foi determinada a densidade básica das madeiras e realizada a simulação do comportamento de pisos em uso. Nos testes de simulação foram realizados os ensaios de impacto da esfera de aço cadente, de atrito estático e dinâmico, de endentação causada por cargas aplicadas em pequenas áreas, de carga rolante e de abrasividade. Os resultados foram submetidos à análise de variância e ao teste de Tukey, a 5% de significância, e realizou-se a correlação de Pearson entre a densidade básica e os índices de cada ensaio de simulação de pisos. A densidade básica dos pisos de madeira das espécies avaliadas variou de 0,735 a 0,958 g·cm-3, sendo as madeiras de cumaru, ipê e jatobá classificadas
30 CHAPTER I
BASIC DENSITY AND SIMULATION TESTS FOR USE OF SOLID FLOORS OF TROPICAL WOODS
ABSTRACT
Evaluating the characteristics of wood floors and their behavior in service is necessary to propose appropriate use. In this context, wood floor simulation tests are an important tool to evaluate the behavior of the floors in service. The present study aimed to determine the wood basic density and to simulate the behavior in service of solid floors produced with woods of five tropical species: Dipteryx odorata (cumaru), Handroanthus spp. (ipê), Hymenaea courbaril (jatobá), Astronium lecointei (muiracatiara) and Bowdichia virgilioides (sucupira-preta). The floor samples were provided by the company Brasil Tropical Pisos, located in Alta Floresta, Mato Grosso, Brazil. The wood basic density was determined and the simulation of the behavior of floors in service was carried out. In the simulation tests were carried out the tests of impact steel sphere, static and dynamic friction, indentation caused by loads applied in small areas, rolling load and abrasiveness. The results were submitted to analysis of variance and Tukey's test at a level of 5% of significance and Pearson correlation was performed between basic density and the indices of each floor simulation test. The basic density of the wood floors of the species evaluated ranged from 0.735 to 0.958 g.cm-³, with cumaru, ipê and jatobá wood being
classified as heavy, and muiracatiara and sucupira-preta wood as moderately heavy. In the impact test of the impact steel sphere, the indentation index ranged from 0.184 to 0.468; in the static and dynamic friction test, the averages ranged from 0.130 to 0.622; in the test of indentation of applied loads in small areas, the average depressions ranged from 0.012 mm to 0.043 mm; in the rolling load test, the mean depressions ranged from 0.035 mm to 0.246 mm and in the abrasiveness test, the mean depressions ranged from 0.096 mm to 0.200 mm. It was possible to indicate the floors of cumaru, ipê, jatobá and sucupira-preta for environments with heavy traffic, where there is the drag or drop of objects, such as industries and companies. The muiracatiara floor can be used in residential environments, with light traffic, where applied loads are low. There was a correlation between the basic wood density and the simulation tests of the floors in use.
31 1. INTRODUÇÃO
A madeira é utilizada com destaque na fabricação de produtos de maior valor agregado (PMVAs), como portas, molduras, pisos, móveis, entre outros. Os pisos de madeira são muito utilizados em ambientes residenciais, comerciais e industriais, com o objetivo de melhorar a aparência de superfícies, além de oferecer conforto térmico e acústico (ANPM, 2015b). Rocha et al. (2014) ressaltam que a madeira é um material durável e resistente, e quando utilizada para produção de pisos é sinônimo de conforto e aconchego, o que a torna muito apreciada.
Para selecionar a espécie que será utilizada na produção de pisos, suas propriedades físicas e mecânicas e seus atributos estéticos devem ser avaliados. A densidade da madeira é um dos principais fatores a serem considerados na seleção da matéria-prima, pois madeiras mais densas resultam em pisos mais resistentes (PADILHA et al., 2006; ROCHA et al., 2014; BLANCO et al., 2015). As espécies tropicais são as mais utilizadas na produção de pisos (OLIVEIRA, 2016), por possuírem maiores densidades e diversas combinações de cores e desenhos.
O piso deve ser adequado ao uso e ao ambiente onde será inserido, portanto a estética, a qualidade, a economia e a segurança devem ser consideradas. Ressalta-se que os pisos de madeira, quando em uso, estão sujeitos a riscos, danos por quedas de objetos, desgaste por elementos abrasivos, desgaste por tráfego de pessoas, arraste de objetos, entre outros (BLANCO et al., 2015), o que afeta visivelmente a sua estética.
Diante da dificuldade de avaliar o desempenho mecânico de pisos de madeira a longo prazo, testes que simulam o desempenho em uso
são utilizados para avaliar e garantir sua qualidade, obter informações para sua melhor utilização e também para auxiliar na escolha da matéria-prima. Segundo Padilha et al. (2006), é necessário avaliar as características dos pisos e seu comportamento em uso para propor a utilização adequada, o que resulta em diferencial no mercado, seja para agregar valor ao produto final, seja para garantir a qualidade do produto ao consumidor.
33 2. MATERIAL E MÉTODOS
As peças de pisos de madeira maciça tipo assoalho foram fornecidas pela empresa Brasil Tropical Pisos, localizada na cidade de Alta Floresta, Mato Grosso. Foram utilizados pisos fabricados com madeiras de cinco espécies tropicais: Dypteryx odorata (Aubl.) Willd (cumaru), Handroanthus spp. (ipê), Hymeneae courbaril Linneaeus (jatobá), Astronium lecointei Ducke (muiracatiara) e Bowdichia virgilioides Kunth (sucupira-preta).
Foram selecionadas 50 peças de pisos com as dimensões de 12,7 x 27,9 x 2 cm, para cada espécie, o que está acordo com o padrão de comercialização da empresa. Posteriormente, as peças de pisos foram transportadas para o Laboratório de Tecnologia da Madeira da Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT) e acondicionadas em sala climatizada [T = (20 ± 2) ºC e UR = (65 ± 5) %].
2.1. DENSIDADE BÁSICA
A determinação da densidade básica da madeira dos pisos avaliados foi realizada no Laboratório de Tecnologia da Madeira (UFMT), de acordo com a norma adaptada ABNT NBR 11941 (ABNT, 2003). Foram utilizadas dez peças de pisos para cada espécie, que foram processadas para confeccionar 100 corpos de prova.
2.2. ENSAIOS DE SIMULAÇÃO DE PISOS EM USO 2.2.1. Preparo dos corpos de prova
34 TABELA 1 - ESPECIFICAÇÕES DOS CORPOS DE PROVA PARA OS
ENSAIOS DE SIMULAÇÃO DE PISOS EM USO
Ensaio
Corpos de prova
Norma Dimensões
(cm) Quantidade Impacto da esfera de aço
cadente 24 x 12 x 2 100
ASTM D 2394-05 (ASTM, 2011) Atrito estático e dinâmico 24 x 12 x 2 50
Endentação de cargas
aplicadas em pequenas áreas 24 x 12 x 2 50 Carga rolante 24 x 12 x 2 50
Abrasividade 9,5 x 9,5 x 2 50 Martins (2008) Posteriormente, os corpos de prova foram levados para a câmara de climatização [T = (20 ± 2) ºC e UR = (65 ± 5) %] do Laboratório de Ciência e Tecnologia da Madeira (DCF/UFLA), com a finalidade de mantê-los com umidade de equilíbrio igual a 12%, para a realização dos ensaios de simulação dos pisos em uso. Os corpos de prova não receberam nenhum produto de acabamento.
As recomendações da norma ASTM D 2394-05 (ASTM, 2011) para execução dos ensaios de impacto da esfera de aço cadente, de atrito estático e dinâmico, de endentação causada por cargas aplicadas em pequenas áreas e de carga rolante foram seguidas. O ensaio de abrasividade não é apresentado pela norma, portanto foi realizado de acordo com Martins (2008). As dimensões e a quantidade de corpos de prova de cada ensaio estão apresentadas na Tabela 1.
2.2.2. Ensaio de impacto da esfera de aço cadente
35 Fonte: a autora (2019).
FIGURA 2 - EQUIPAMENTO UTILIZADO PARA O ENSAIO DE IMPACTO DA ESFERA DE AÇO CADENTE.
O ensaio consistiu em liberar a esfera de aço sobre o corpo de prova, de quatro alturas diferentes (30, 110, 150 e 180 cm), que foram selecionadas de acordo com o número de corpos de prova disponíveis. O corpo de prova foi apoiado na base fixa, enquanto a plataforma móvel foi deslocada verticalmente e posicionada nas alturas desejadas. A esfera de aço foi fixada pela ação do eletroímã, sendo posteriormente liberada, em queda livre, pela desativação do eletroímã. Uma folha de carbono foi colocada sobre o corpo de prova, para realçar a área de impacto, o que facilitou a medição da depressão causada pela esfera, segundo indicação da ASTM D 2394-05 (ASTM, 2011).
36 espécie. Para mensurar a profundidade da depressão, foi utilizado um relógio comparador (0,001 mm), tendo sido realizadas cinco leituras, sendo quatro externamente e uma internamente à depressão (Figura 3).
Fonte: (A) a autora (2019) e (B) Martins (2008).
FIGURA 3 – A - MEDIÇÃO DA PROFUNDIDADE DA DEPRESSÃO COM RELÓGIO COMPARADOR; B - ESQUEMA DE MEDIÇÃO DA PROFUNDIDADE DA DEPRESSÃO PARA O ENSAIO DE IMPACTO DA ESFERA DE AÇO CADENTE.
A profundidade da depressão foi determinada pela diferença entre a média das leituras externas e o valor da leitura interna (equação 1).
𝐷 = 𝐿𝑒 − 𝐿𝑖 (1) em que
D = depressão causada pelo impacto da esfera de aço cadente (mm); Le = média aritmética das leituras externas à depressão (mm); e Li = leitura interna no ponto central da depressão (mm).
2.2.3. Ensaio de atrito estático e dinâmico
Esse ensaio simulou o atrito causado pelo tráfego de pessoas sobre o piso de madeira, ou seja, a facilidade ou a dificuldade de deslizar a sola de sapato na superfície do piso. No presente estudo, os pisos encontravam-se sem acabamento superficial. Para obtenção dos
37 coeficientes de atrito estático e dinâmico, foi utilizada a máquina de ensaio universal EMIC – DL 30.000 (Figura 4). Foram utilizados dez corpos de prova para cada espécie.
O ensaio foi realizado com o uso de um paralelepípedo de ferro de 11,5 kg, ligado por um cabo de aço à célula de carga com capacidade de 5.000 N. A base do paralelepípedo foi revestida com uma tira de couro natural de 102 x 114 mm. Para uniformizar a superfície do couro, ele foi lixado a cada ensaio.
Fonte: a autora (2019).
FIGURA 4 – EQUIPAMENTO UTILIZADO NO ENSAIO DE ATRITO ESTÁTICO E DINÂMICO.
No decorrer do ensaio, o equipamento registrou a força necessária para movimentação do paralelepípedo de ferro sobre os corpos de prova, com velocidade de 1,7 mm·min-1 (atrito estático), e a força média
para mantê-lo em movimento, na velocidade de 51 mm·min-1 (atrito
38 do coeficiente de atrito dinâmico, dividiu-se a força média pela massa do artefato.
2.2.4. Ensaio de endentação de cargas aplicadas em pequenas áreas Esse ensaio simulou o esforço causado por cargas aplicadas em pequenas áreas, como o salto de sapatos ou pequenos objetos que exercem cargas concentradas. O equipamento utilizado possuía uma base de ferro e um rolo móvel dentado de 235 x 150 mm (comprimento x diâmetro). O rolo dentado possuía 225 pinos de aproximadamente 5 mm de diâmetro, devendo ser ressaltado que nove dentes eram apoiados por vez no corpo de prova, os quais exerceram carga distribuída de 890 N
(Figura 5). A carga foi movimentada por motor elétrico à velocidade de 0,06 m·s-1.
Fonte: a autora (2019).
FIGURA 5 – EQUIPAMENTO UTILIZADO NO ENSAIO DE ENDENTAÇÃO DE CARGAS APLICADAS EM
PEQUENAS ÁREAS.
39 de três depressões centrais por corpo de prova, com o auxílio do relógio comparador (0,001 mm) (Figura 6).
Foram utilizados dez corpos de prova para cada espécie. Para o cálculo da endentação foram obtidos cinco pontos para leituras, sendo quatro leituras externas à endentação (leituras externas) e uma leitura central à endentação (leitura interna). A endentação média foi determinada conforme a equação 2.
𝐸 = 𝐿𝑒 − 𝐿𝑖 (2) em que
E = depressão causada pelo impacto da esfera de aço cadente (mm); Le= média aritmética das leituras externas (mm); e
Li = leitura interna no ponto central da depressão (mm).
Fonte: (A) a autora (2019) e (B) Martins (2008).
FIGURA 6 - A - MEDIÇÃO DA PROFUNDIDADE DA DEPRESSÃO COM RELÓGIO COMPARADOR; B - ESQUEMA DE MEDIÇÃO DA PROFUNDIDADE DA DEPRESSÃO PARA O ENSAIO DE ENDENTAÇÃO CAUSADA POR CARGAS APLICADAS EM PEQUENAS ÁREAS.
2.2.5. Ensaio de carga rolante
Este ensaio simulou o arraste de objetos, como móveis, nos
pisos de madeira. O equipamento utilizado foi uma base de ferro de 1.750 x 400 mm, na qual foram colocados os corpos de prova em ângulo
40 de 45° entre o eixo axial da madeira e o sentido de deslocamento da carga. O equipamento foi movimentado sobre dois trilhos, e a roda central que exercia o esforço na madeira possuía carga de 890 N (Figura 7).
A carga foi movimentada por motor elétrico, que a deslizava sobre a superfície do corpo de prova em velocidade de 0,06 m·s-1,
ocasionando depressão contínua nos pisos. A intensidade da depressão gerada pela passagem da carga foi medida após os intervalos de 10, 25 e 50 ciclos. Para evitar os efeitos de instabilidade de aplicação da carga na borda dos corpos de prova, todas as leituras das depressões foram realizadas na região central.
Fonte: a autora (2019).
FIGURA 7 – EQUIPAMENTO UTILIZADO NO ENSAIO DE CARGA ROLANTE.
41 (leituras externas), com três leituras de cada lado (Figura 8). A depressão média gerada no ensaio foi determinada pela equação 3.
𝑃𝑑 = 𝐿𝑒 − 𝐿𝑖 (3)
em que
Pd = depressão (mm);
Le = média aritmética das leituras externas (mm); e Li = média aritmética das leituras internas (mm).
Fonte: (A) a autora (2018) e (B) Martins (2008).
FIGURA 8 - A - MEDIÇÃO DA PROFUNDIDADE DA DEPRESSÃO COM RELÓGIO COMPARADOR; B - ESQUEMA DE MEDIÇÃO DA PROFUNDIDADE DA DEPRESSÃO PARA O ENSAIO DE CARGA ROLANTE.
2.2.6. Ensaio de abrasividade
Esse ensaio simulou a fricção de elementos abrasivos sobre a superfície do piso. Os corpos de prova foram submetidos a desgaste no abrasímetro Taber abraser modelo 5135 (Figura 9). O aparelho possuía dois braços com cargas de 500 g cada, nos quais foram colocados rebolos abrasivos do tipo H-18, que giravam à frequência de 72 ciclos·min-1.
A a A
42 Fonte: A autora (2018).
FIGURA 9 - APARELHO UTILIZADO NO ENSAIO DE ABRASIVIDADE. Ao final de 500 ciclos em cada corpo de prova, foi mensurada a profundidade da depressão. Foram utilizados dez corpos de prova para cada espécie. Para o cálculo da depressão, foram selecionados oito pontos para leituras com o relógio comparador (0,001 mm), sendo quatro leituras realizadas na região central da depressão (leituras internas) e quatro na região fora da depressão (leituras externas) (Figura 10). Em cada leitura interna, a endentação foi associada à sua respectiva leitura externa, e o valor final da depressão foi obtido pela média aritmética das diferenças das associações dos oito pontos (equação 4).
𝑅𝐴 = 𝛴(𝐿𝑒−𝐿𝑖)
4 (4)
em que
RA = depressão causada pelo ensaio de resistência à abrasão (mm); Le = leitura externa (superfície original) para e = 1 a 4 (mm); e
43 Fonte: (A) a autora (2019) e (B) Martins (2008).
FIGURA 10 – A - MEDIÇÃO DA PROFUNDIDADE DA DEPRESSÃO COM RELÓGIO COMPARADOR; B - ESQUEMA DE MEDIÇÃO DA PROFUNDIDADE DA DEPRESSÃO PARA O ENSAIO DE ABRASIVIDADE.
2.2.7. Classes de qualidade dos pisos
Os pisos das espécies avaliadas foram agrupados em classes, de acordo com a classificação proposta por Oliveira (2016), que estabeleceu classes de qualidade de pisos de madeira com base em valores médios dos ensaios de simulação em uso, apresentados na Tabela 2. Nos ensaios de impacto da esfera, de endentação de cargas aplicadas em pequenas áreas e de carga rolante, constatou-se que quanto menor o valor de depressão, melhor é a resistência da madeira ao esforço causado. TABELA 2 - ÍNDICES DAS CLASSES DE QUALIDADE PARA PISOS
MACIÇOS DE MADEIRA
44 2.3. ANÁLISES ESTATÍSTICAS
O experimento foi instalado segundo o delineamento inteiramente casualizado, com cinco tratamentos (espécies) e 50 repetições (peças de pisos), totalizando 250 unidades amostrais.
Os dados foram submetidos aos testes de Shapiro-Wilk, para avaliar a normalidade dos erros, e de Bartlett, para testar a homogeneidade das variâncias. Quando não atenderam aos pressupostos de normalidade e homogeneidade, os dados foram transformados. Em seguida, os resultados foram submetidos à análise de variância (ANOVA), para verificação das diferenças entre os tratamentos avaliados. Quando estabelecidas as diferenças significativas entre eles, aplicou-se o teste de Tukey, a 5% de significância. Fez-se a correlação de Pearson com os pares de valores de densidade básica e os índices de cada ensaio de simulação de pisos em uso.
No ensaio da esfera de aço cadente foi realizada a análise de regressão com os pares de valores da endentação produzida e da altura de queda da esfera, obtendo-se o ajuste da equação de primeiro grau. A partir dessa equação, foi possível calcular o índice de endentação para a altura de 180 cm, para cada espécie avaliada, segundo a recomendação da norma ASTM D 2394-05 (ASTM, 2011).
45 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.1. DENSIDADE BÁSICA
Os resultados obtidos para a densidade básica dos pisos maciços das madeiras das cinco espécies avaliadas estão apresentados na Figura 11.
Médias seguidas pela mesma letra não diferem estatisticamente a 5% de significância, pelo teste Tukey.
FIGURA 11 - VALORES MÉDIOS E DESVIO-PADRÃO DA DENSIDADE BÁSICA (g·cm-3) PARA OS PISOS DAS MADEIRAS
AVALIADAS.
As madeiras de cumaru e ipê apresentaram as maiores médias de densidade básica, não tendo diferido estatisticamente entre si. As madeiras de muiracatiara e sucupira-preta apresentaram as menores médias e foram estatisticamente semelhantes, enquanto a madeira de jatobá diferiu estatisticamente de todas as outras (Figura 11). A variação entre todas as espécies foi baixa, tendo sido observado um coeficiente de variação geral de 7,91%.
As madeiras de cumaru, ipê e jatobá foram classificadas como pesadas, enquanto as madeiras de muiracatiara e sucupira-preta foram
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
Cumaru Ipê Jatobá Muiracatiara Sucupira-preta
46 classificadas como moderadamente pesadas, de acordo com Rocha et al. (2014), que elaboraram uma classificação quanto à densidade básica de madeiras tropicais para uso em pavimentação.
Na literatura, foram observados valores próximos aos encontrados neste estudo. Araújo (2007), avaliando madeiras tropicais brasileiras, encontrou valores de densidade básica da madeira iguais a 0,910 g·cm-3 para cumaru, 0,870 g·cm-3 para ipê, 0,760 g·cm-3 para jatobá,
0,790 g·cm-3 para muiracatiara e 0,850 g·cm-3 para sucupira-preta. Para
ipê-roxo, Rocha et al. (2014) encontraram densidade básica igual a 0,960 g·cm-3.
Considerando os resultados encontrados para a densidade básica (Figura 11), as madeiras avaliadas no presente estudo, com destaque para o cumaru, o ipê e o jatobá, são indicadas para produção de pisos, pois, segundo Rocha et al. (2014), madeiras consideradas muito pesadas e pesadas são ideais para utilização em pisos, uma vez que são mais resistentes e de maior durabilidade ao longo do tempo.
3.2. ENSAIOS DE SIMULAÇÃO DE PISOS EM USO 3.2.1. Ensaio de impacto da esfera de aço cadente
47 FIGURA 12 - RELAÇÃO ENTRE A DEPRESSÃO CAUSADA PELA QUEDA DA ESFERA DE AÇO E AS ALTURAS DE QUEDA PARA OS PISOS DAS MADEIRAS AVALIADAS. Constatou-se, para todas as espécies, que a liberação da esfera de aço sobre a superfície do piso causou sua deformação, e assim como verificado por Blanco et al. (2015), com o aumento da distância de liberação da esfera, maior foi a depressão (Figura 12).
Para a madeira de cumaru, o índice de endentação médio calculado para a altura de 180 cm foi igual a 0,195, para o ipê o valor médio foi de 0,184, enquanto para jatobá foi de 0,316, para muiracatiara de 0,339 e para sucupira-preta de 0,468. Esse índice expressa que quanto menor o seu valor, melhor é a resistência da madeira para esse tipo de esforço. Portanto, os pisos que apresentaram maior resistência ao impacto da esfera de aço foram os de cumaru e ipê, com valores inferiores a 0,200.
48 pisos de cumaru, de 0,241 para ipê e de 0,390 para sucupira, resultados próximos aos observados neste estudo.
As madeiras de cumaru e ipê, que apresentaram os menores índices de endentação, foram as que tiveram maior densidade (Figura 11). Em contrapartida, a sucupira-preta, que apresentou o maior índice de endentação, foi a espécie de menor densidade (Figura 11).
Blanco et al. (2015) trabalharam com madeira de teca de densidade média de 0,540 g·cm-3 e encontraram valor médio igual a 0,490
para o índice de endentação, valor superior ao observado para os pisos de todas as espécies avaliadas neste estudo. O maior índice de endentação está relacionado à menor densidade da madeira de teca, em comparação às espécies tropicais deste estudo.
De acordo com a classificação apresentada na Tabela 2, considerando o ensaio de esfera de aço cadente, os pisos das espécies cumaru e ipê enquadram-se na classe de qualidade alta (< 0,180), enquanto os pisos de jatobá, muiracatiara e sucupira-preta são classificados como de qualidade baixa (> 0,301). Portanto, como a resistência ao impacto da esfera de aço foi baixa para o jatobá, a muiracatiara e a sucupira-preta, é necessário proteger o piso dessas madeiras de eventuais quedas de objetos, para evitar maiores deformações e danos.
3.2.2. Ensaio de atrito estático e dinâmico
49 Médias seguidas pela mesma letra não diferem estatisticamente a 5% de significância, pelo teste de Tukey.
FIGURA 13 - VALORES MÉDIOS E DESVIO-PADRÃO DOS COEFICIENTES DE ATRITO ESTÁTICO E DINÂMICO PARA OS PISOS DAS MADEIRAS AVALIADAS. Não houve diferença significativa entre as médias do ensaio de atrito estático para os pisos de madeira das diferentes espécies, cuja variação foi de 22,44% entre o maior e menor valor médio observado. Menores valores de coeficiente estático indicam que a superfície é mais lisa e é necessário menor força para iniciar o movimento sobre o piso. Em termos práticos, esse fato representa a resistência ao escorregamento.
As médias do coeficiente de atrito dinâmico apresentaram diferença significativa, com o maior valor médio para o piso de cumaru (0,323) e o menor valor para muiracatiara (0,130). As madeiras de ipê, jatobá e sucupira-preta foram estatisticamente semelhantes entre si. Para o coeficiente de atrito dinâmico, o menor valor indica menor força necessária para a continuidade do movimento. Portanto, o piso de cumaru foi considerado o menos escorregadio, um fator de segurança quanto ao risco de quedas de pessoas durante o tráfego.
É importante mencionar que os corpos de prova não receberam nenhum produto de acabamento, tendo sido somente lixados. Portanto, os coeficientes de atrito encontrados representam a resistência superficial da madeira natural. 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
Cumaru Ipê Jatobá Muiracatiara Sucupira-preta
50 Oliveira (2016) constatou, para pisos de madeira de cumaru, coeficientes de atrito estático e dinâmico iguais a 0,253 e 0,175, respectivamente; para pisos de madeira de ipê os valores médios foram de 0,269 e 0,198; e para os de madeira de sucupira foram de 0,254 e 0,173. Os valores foram menores que os observados para as mesmas espécies do presente estudo, em razão da camada de verniz que os corpos de prova receberam.
Padilha et al. (2006), avaliando pisos de madeira de diferentes clones de Eucalyptus urophylla, encontraram valores de coeficiente de atrito estático e dinâmico iguais a 0,376 e 0,230, respectivamente. Martins et al. (2013) encontraram valores de coeficiente de atrito estático e dinâmico para pisos de Eucalyptus iguais a 0,250 e 0,150, respectivamente. Blanco et al. (2015), estudando a madeira de teca, observaram valor de 0,370 para atrito estático e de 0,180 para atrito dinâmico. Os valores encontrados nos trabalhos citados foram inferiores aos observados no presente estudo, com espécies tropicais.
De acordo com a classificação proposta por Oliveira (2016), apresentada na Tabela 2, os pisos das madeiras de cumaru, ipê, jatobá e sucupira-preta enquadraram-se na classe de qualidade alta (> 0,161) e o piso da madeira de muiracatiara, na classe de qualidade baixa (< 0,181). O resultado, portanto, foi satisfatório para os pisos das madeiras de cumaru, ipê, jatobá e sucupira-preta, consideradas ideais para utilização em pisos.
Os coeficientes de atrito são determinantes para a escolha da espécie de madeira em função da utilização e do tráfego do local onde o piso será instalado, sendo importante que não proporcionem uma superfície escorregadia. Ou seja, quanto maior o valor do coeficiente de atrito, menos escorregadia e mais segura é a superfície do piso (OLIVEIRA, 2016), o que evita quedas causadas por escorregamentos e possibilita um trânsito seguro (MARTINS, 2008).
51 Na Figura 14 encontram-se os resultados obtidos para o ensaio de endentação de cargas aplicadas em pequenas áreas, após 50 e 100 ciclos, para os pisos maciços de madeira das cinco espécies avaliadas.
Médias seguidas pela mesma letra não diferem estatisticamente a 5% de significância, pelo teste de Tukey.
FIGURA 14 - VALORES MÉDIOS E DESVIO-PADRÃO DAS ENDENTAÇÕES CAUSADAS POR CARGAS APLICADAS APÓS 50 E 100 CICLOS EM PEQUENAS ÁREAS PARA OS PISOS DAS MADEIRAS AVALIADAS.
Os pisos das madeiras de cumaru, ipê e jatobá apresentaram os menores valores médios com a aplicação de cargas em pequenas áreas, em todos os ciclos, o que indica maior resistência dos pisos, em razão da menor depressão. Já a madeira de muiracatiara apresentou o maior valor médio, portanto foi considerada a menos resistente, diferindo-se estatisticamente das demais. Com exceção dos pisos da madeira de muiracatiara, todas as madeiras avaliadas foram consideradas semelhantes entre si, segundo o teste de Tukey, a 5% de significância (Figura 14).
O comportamento das madeiras de cumaru, ipê e jatobá, classificadas como pesadas pela sua densidade básica (Figura 11), ocorreu conforme o reportado na literatura. De acordo com Oliveira (2016), altas
0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06
Cumaru Ipê Jatobá Muiracatiara Sucupira-preta
52 densidades proporcionam maior resistência e dureza, que refletem na resistência à carga aplicada. Já para o piso da madeira de muiracatiara, que possui a menor densidade (Figura 11), a depressão observada no ensaio foi maior.
Avaliando o comportamento dos pisos em simulação de uso, a menor diferença entre a depressão obtida no primeiro e no segundo intervalo de medição (50 e 100 ciclos) foi observada para o piso de ipê (8%), o que demonstra que o aumento do número de ciclos não aumentou expressivamente o desgaste nos pisos dessa espécie. Para os pisos de jatobá, muiracatiara e sucupira-preta, foram observadas diferenças das depressões entre 50 e 100 ciclos de 30, 25 e 26% respectivamente. Já para o piso de cumaru, foi observada a maior variação de deformação, de 121%, o que indica que o piso apresentará maior deformação ao longo do tempo de uso.
Oliveira (2016) encontrou valores médios de endentação após 100 ciclos, iguais a 0,016 mm para pisos de sucupira e 0,024 mm para pisos de amêndola, valores próximos aos observados para as madeiras de cumaru, ipê, jatobá e sucupira-preta avaliadas neste trabalho (Figura 14). Para madeiras de ipê e cumaru, a autora não observou depressões após 100 ciclos.
Padilha et al. (2006) encontraram valores de endentação para madeiras de E. urophylla, após 100 ciclos, entre 0,049 e 0,092 mm; Martins et al. (2012), para E. microcorys, após 100 ciclos, encontraram valores de 0,050 mm; e Blanco et al. (2015), para pisos de teca, encontraram 0,10 mm de depressão. Marchesan (2016), avaliando a madeira de Hovenia dulcis para produção de pisos, após 100 ciclos, encontrou 0,11 mm de depressão. Os valores encontrados nos trabalhos citados foram superiores aos do presente estudo, sendo essa diferença decorrente da menor densidade das madeiras utilizadas pelos referidos autores.
53 portanto, foi satisfatória para os pisos das madeiras de cumaru, ipê, jatobá e sucupira-preta. Essas espécies são consideradas adequadas para utilização em ambientes residenciais e locais que possuem tráfego intenso de pessoas com sapatos de salto alto.
3.2.4. Ensaio de carga rolante
Na Tabela 3 encontram-se os resultados obtidos para o ensaio de carga rolante após 10, 25 e 50 ciclos, para os pisos maciços de madeira das cinco espécies avaliadas.
TABELA 3 – VALORES MÉDIOS DAS DEPRESSÕES CAUSADAS NO ENSAIO DE CARGA ROLANTE PARA OS PISOS DAS MADEIRAS AVALIADAS
Espécies Médias das depressões (mm)
10 ciclos 25 ciclos 50 ciclos Cumaru 0,042 b 0,058 b 0,075 b
Ipê 0,035 b 0,063 b 0,079 b
Jatobá 0,056 b 0,068 b 0,077 b Muiracatiara 0,127 a 0,178 a 0,201 a Sucupira-preta 0,142 a 0,214 a 0,246 a
Médias seguidas pela mesma letra, dentro da mesma coluna, não diferem estatisticamente a 5% de significância, pelo teste de Tukey.
Os pisos das madeiras de cumaru, ipê e jatobá apresentaram maior resistência ao arraste de objetos, pois apresentaram as menores médias das depressões obtidas no ensaio de carga rolante, e não diferiram estatisticamente entre si, em todos os ciclos (Tabela 3). De acordo com Marchesan (2016), quanto menor for a depressão ocasionada na madeira, maior será sua resistência, ou seja, melhor será seu desempenho em relação a esforços ocasionados no piso de madeira em uso. Os melhores resultados de resistência obtidos podem estar relacionados aos maiores valores de densidade básica para as espécies citadas (Figura 11), pois quanto maior a densidade da madeira, menor a depressão causada no piso.
