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Postado por Carpinteria em jan 26, 2011 em Teoria da Madeira | 4 comentários
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS, abril de 2010
AP 333 – MADEIRA TECNOLOGIA E APLICAÇÕES
PROF. DR. JULIO SORIANO
PROF. DR. RAQUEL GOLÇALVES
TENSÕES DE CRESCIMENTO EM CONÍFERAS E DICOTILEDÔNEAS
Eng. Alan Ricardo Dias
RESUMO : Um dos principais fatores relacionados à depreciação da madeira serrada
são as rachaduras e empenamentos que estão associados às tensões internas que se
manifestam após a derrubada das árvores, com maior intensidade nas idades mais
jovens, diminuindo consideravelmente com o amadurecimento da árvore. No entanto, a
3. indústria madeireira e os pesquisadores ainda não compreendem o seu significado. Este
artigo apresentará alguns exemplos de problemas relacionados às tensões de
crescimento no corte prematuro de árvores.
1) Introdução :
As tensões de crescimento longitudinais estão presentes em todas as árvores e em toda a
madeira que já foi cortada. Na verdade, se não houvesse tensões de crescimento as
árvores não conseguiriam manter-se na posição vertical. O mecanismo é apresentado
pelas folhosas arbóreas para que permaneçam eretas, apesar da grande esbeltez.
Para manterem a sua verticalidade, as árvores são capazes de “dobrar” ou “compensar”
o seu tronco com madeira tensionada (chamada madeira de reação). Nas gimnospermas
(softwoods) a madeira do lado inferior do eixo de crescimento está altamente
comprimida e é chamada de madeira de compressão (Compression Wood ou CW). Já o
contrário acontece nas angiospermas (hardwoods), que a madeira produzida é no lado
superior ai eixo de crescimento, chamada de madeira de tensão (Tension Wood ou TW).
Fig. 1 – Tensões de crescimento em Gimnospermas (Softwoods) e Angiospermas
(Hardwoods). CW (Madeira de Compressão); TW (Madeira de Tração); Pith (Eixo de
Crescimento) – IAWA Journal, Vol. 22 (3), 2001: 205–212
As tensões de crescimento não são visíveis, embora se possa medi-las.
Quando as árvores são derrubadas e cortadas em tora e as toras são transformadas em
madeira beneficiadas, tem-se em cada corte a liberação das tensões de crescimento. Isso
torna-se visível na forma de empenamentos, fissuras, rachaduras e fendas. Com isso, o
potencial valor econômico da peça se deprecia.
Esta característica é tão comum que as pessoas apenas “aceitam” que a madeira é
“assim mesmo” ou que a espécie simplesmente “faz isso”.
4. As serras de corte são fatores importantes para a liberação das tensões de crescimento.
Quando o corte inicia na parte externa do tronco, a tensão externa é liberada e a madeira
é “puxada” pra fora. À medida em que o corte se aprofunda, a tensão central da árvore é
liberada, fazendo com que a madeira tenha empenamentos.
Fig. 2 : Tronco de uma conífera totalmente depreciado pela liberação das tensões de
crescimento – Cassens & Serrano in Proceedings of the 14th Central Hardwoods
Forest Conference
2) Origens das tensões de crescimento :
A primeira tentativa de se explicar as tensões de crescimento foi feita por
DINWOODIE, BOYD, CHAFE e CONRADIE (1966) nos Estados Unidos, baseada em
estudos feito pelo americano MARTLEY em 1928. Ao observar pranchas de Olmo
sendo cortadas, estas apresentavam curvaturas evidentes. Martley considerou que as
tensões poderiam ter sido causadas pelo aumento do peso da árvore em um dos lados
durante o crescimento. Porém, após alguns cálculos e pesquisas concluiu que o peso das
árvores influenciavam muito pouco nas tensões de crescimento.
Segundo CONRADIE (1980), Jacobs (1938) foi o primeiro pesquisador que sugeriu ser
a origem das tensões o resultado do possível encurtamento da nova camada de
crescimento da madeira, e que esse fenômeno da mudança dimensional ocorre em um
determinado estágio de desenvolvimento da célula.
5. Em seus estudos, BOYD (1950) concluiu que a lignificação das paredes celulares é a
origem primária das tensões de crescimento.
WATANABE (1965), em sua hipótese para explicar o encurtamento das células nas
camadas exteriores da árvore considerou que a polimerização da lignina na parede
secundária da célula causa o inchaço irreversível da parede celular, tanto no sentido
transversal como longitudinal, de acordo com o ângulo da microfibrila nas camadas da
parede. Em função disso, postulou que as fibras podem alongar-se ou contrair-se como
resultado de lignificação.
BOYD (1972), em seus estudos deduziu que as tensões de substancial magnitude tanto
longitudinal, radial e tangencial, são geradas nos tecidos da madeira como um resultado
da lignificação das paredes celulares.
JACOBS (1938, 1939 e 1945), estudando o comportamento e distribuição das tensões
de crescimento nos troncos das árvores, preparou amostras longitudinais especialmente
posicionadas ao longo dos raios, na direção medula-casca, de árvores com vários
diâmetros e de várias espécies, onde observou mudanças em extensão e tendências a
curvaturas das amostras quando retiradas da prancha diamétrica. De suas
observações concluiu que a madeira próxima à periferia da árvore estava sob tração
longitudinal e no centro próximo à medula estava sob compressão.
Segundo JACOBS (1965) e BOYD (1950), a distribuição das tensões longitudinais de
crescimento variam de uma tração máxima na periferia até um valor zero por volta de
1/3 do raio, seguindo em compressão crescente até a medula. Como o crescimento em
diâmetro das árvores é formado por novas camadas em diferenciação, surge no xilema,
imediatamente logo abaixo do câmbio, a tensão de tração longitudinal de crescimento.
A magnitude dessa tensão é considerada baixa, quando analisada a nível de camada
individual, mas que se torna máxima na periferia das toras pelo acúmulo das camadas
de crescimento no sentido radial. Em virtude do novo xilema se encontrar em contato
com o xilema diferenciado mais antigo (maduro), inicia-se progressivamente uma
tensão de compressão longitudinal de crescimento no centro da tora, tornando-se
máxima na medula, conforme demonstrado na Figura 2 (MALAN, 1984).
Em algumas espécies o aumento do diâmetro e o efeito acumulativo das camadas
sucessivas de crescimento em estado de tração induzem aparte central do tronco a uma
compressão superior ao seu limite elástico, causando o desenvolvimento de inúmeras
fendas de compressão tanto na madeira como nas paredes das células, observadas pela
primeira vez na Austrália e denominadas de “brittleheart” (DINWOOOIE, 1966 e
MALAN, 1984).
Segundo VAN WYK (1978), as tensões de crescimento ocorrem naturalmente nas
árvores antes da derrubada, atuando como uma forma de dar estabilidade à coluna
pretensionada.
6. Fig. 03 – Madeira de reação em folhosas (esq.) e em coníferas (dir.)
A madeira de reação é geralmente associada à mudança na anatomia das células. A
madeira de compressão mostra células mais arredondadas, espaços intracelulares e
fissuras nas paredes das células. Já a madeira de tração é caracterizada em algumas
espécies pela ocorrência de fibras com uma particular morfologia e composição química
devido ao desenvolvimento de uma camada gelatinosa (G-layer). Essa camada é
essencialmente composta de celulose cristalizada com um ângulo de microfibrilas muito
pequeno (Ruelle, Yamamoto, Thibaut).
As células “normais” da madeira não conseguem suportar as tensões de compressão e
tração provocadas por fatores externos como fortes ventos e inclinações de terrenos por
muito tempo. Já uma célula com fibras “reforçadas” pode fazer este trabalho. Essa
camada gelatinosa de células (G-layer) pode ter Módulo de Elasticidade até 3 vezes
maior do que as de célula normal (Okuyama, Yamamoto). Isso nos leva a crer que a
madeira de reação se torna mais “elástica” para suportar as altas tensões provocadas no
tronco da árvore.
As tensões de crescimento são formadas no câmbio. As fibras, logo após a divisão
celular, apresentam uma diminuta contração longitudinal. Essas tensões nas partes mais
externas dos fustes fazem o papel de armadura de aço nas colunas de concreto, sendo
fundamentais para que os fustes das árvores não se quebrem facilmente quando
submetidas a esforços laterais, como os ventos.
7. Existe uma tendência a se atribuir as tensões de crescimento e suas conseqüências nos
eucaliptos em geral, às grandes taxas de crescimento, todavia, não está provado que
taxas maiores de crescimento induzem a mais tensão de crescimento. Deve-se entender
então que tensão de crescimento não se trata de tensão de velocidade de crescimento.
Fig. 4 – Madeira de compressão (coníferas) e madeira de tração (folhosas)
3) Desenvolvimento :
As tensões de crescimento ocorrem normalmente em árvores de várias espécies, tanto
em coníferas como em folhosas. As folhosas desenvolvem níveis superiores de tensões
8. de crescimento em relação às coníferas. Algumas espécies de folhosas, como o
eucalipto, são mais propensas a desenvolver altos níveis de tensões de crescimento. Já
se observaram sinais evidentes de tensões de crescimento nas madeiras de mogno
(Swietttenia machrophylla), Jatobá (Hymenaea sp.), Andiroba (Carapa guianensis),
Cedro (Cedrela sp.), Tatajuba (Bagassa guianensis) e Cupiúba (Goupia glabra).
A mais severa forma de tensão de crescimento é aquela que ocorre na direção
longitudinal e na madeira de reação dos troncos inclinados. A distribuição das tensões
longitudinais é observada na variação progressiva de forças de tração na periferia do
tronco para forças de compressão no centro do tronco. As tensões ocorrem em função
de forças internas que se desenvolvem no tronco de árvores vivas, com origem na
camada cambial. As células em crescimento tendem a contrair-se na direção da grã e a
expandir-se transversalmente, sendo seus movimentos coibidos pelas forças de ligações
já existentes entre células anteriormente formadas. Podem ser de tração, ou de
compressão, em função da localização dentro do xilema e da direção longitudinal,
tangencial ou radial de suas atuações. Pode ocorrer o encurtamento longitudinal da
célula em células em processo de diferenciação, o que causa as tensões de crescimento.
O gradiente das forças periféricas e do centro é o principal responsável pelos problemas
de rachaduras de topo, em toras recém-abatidas. A liberação das tensões é manifestada
imediatamente após a derrubada da árvore e o seccionamento em toras. Na fase de
desdobramento e na confecção de toretes podem ocorrer novas rachaduras e
empenamentos, como continuidade da liberação das tensões. As árvores com elevadas
tensões de crescimento poderão ter a sua situação agravada se estas ficarem expostas
diretamente ao sol. As fissuras de topo normalmente ocorrem dentro de uma semana
após o abate.
As causas dos elevados níveis de tensões de crescimento ainda não são bem entendidas,
embora existam evidências fortes que estejam ligadas ao genótipo, idade, tamanho da
tora, taxa de crescimento, idade e inclinação dos troncos. Os seus efeitos também são
alterados com práticas silviculturais, condições de crescimento e pelos métodos de
exploração. As tensões de crescimento são distintas das tensões e deformações que
ocorrem na madeira, como resultado da eliminação da água, através da secagem. A
tendência ao rachamento, devido às tensões, varia de acordo com a espécie e entre
árvores ou clones de uma mesma espécie. A madeira de Eucalyptus urophylla apresenta
grandes variações na intensidade das rachaduras nas extremidades das toras durante o
desdobro, onde as variações dentro das progênies se apresentavam maiores que entre
progênies.
Algumas considerações sobre o aparecimento de tensões de crescimento em Eucalyptus
grandis:
a) o torcimento elevado da madeira está associado à desrama dos ramos vivos;
b) não existe qualquer evidência de que as tensões de crescimento estejam relacionadas
com a taxa de crescimento da árvore;
c)os plantios com espaçamentos mais uniformes podem apresentar tensões mais
reduzidas, em relação às árvores que crescem em condições naturais;
9. d) os níveis de tensão se apresentam mais elevados na estação chuvosa;
e) há uma leve tendência de aumento nas tensões em árvores que crescem em terrenos
mais acidentados.
Durante o desdobro das toras de eucalipto é comum o aparecimento de empenamentos,
como conseqüência das tensões de crescimento. Além das fissuras de topo podem
ocorrer um fendilhamento adicional, além do arqueamento, devido às tensões residuais
nas toras. Estas distorções se manifestam como torcimento nas tábuas radiais, e
encanoamento, nas tábuas tangenciais, face ao desequilíbrio entre as tensões de tração
na periferia e compressão no centro da tora . As rachaduras de topo e os empenamentos
decorrentes da liberação das tensões comprometem o aproveitamento da madeira,
diminuindo o rendimento em madeira serrada e laminada, restringindo o comprimento e
a larguras das tábuas e lâminas.
Num curto prazo, não existe uma maneira prática de se eliminar totalmente o problema
das tensões de crescimento em toras de eucalipto. O que pode ser feito é minimizar os
seus efeitos, através da adoção de alguns procedimentos desde a abate da árvore até o
desdobro das toras. As técnicas de atenuação das tensões de crescimento são variadas e
já vem sendo utilizadas há algum tempo pelos diversos países produtores de florestas de
eucalipto. Quanto maior o tempo de permanência da tora no pátio sem ser desdobrada,
piores são as conseqüências das tensões de crescimento. O ideal seria abater a árvore,
transportá-la até a serraria e desdobrá-la o mais rapidamente possível.
Pode-se obter ganhos se for possível o transporte da tora em comprimentos maiores e se
proceder o seccionamento apenas quando a peça for desdobrada. Se as toras tiverem de
ser armazenadas por um curto espaço de tempo, o melhor é fazê-lo nos maiores
comprimentos possíveis e efetuar um corte circular parcial nas extremidades até um
terço do raio; alguns autores recomendam a aplicação de impermeabilizantes nas
extremidades das toras, como a parafina ou mistura de breu e parafina. A técnica do
anelamento das árvores é utilizada a uma altura de 20cm do solo ou acima do local de
corte, com uma profundidade que deverá variar de um terço até a metade do raio da
árvore A técnica de anelamento seja feita no inverno e com antecedência de 6 a 8 meses
do abate da árvore. Existem vários inconvenientes para a utilização da técnica de
anelamento: riscos de incêndios, ataque de brocas, dificuldades logísticas e nas
operações de colheita, transporte e reutilização do terreno. Utilizando-se a técnica de
anelamento em Eucalyptus camaldulensis é possível conseguir uma redução de mais de
50% das tensões, mas observou que a técnica não tinha a mesma eficiência para outras
espécies.
Em experimento com Eucalyptus grandis, utilizaram-se três sistemas de corte para
redução de ocorrência de rachaduras( anelamento circunferencial, chanfro e corte
transversal direto) e não observou nenhuma eficácia de qualquer tratamento. As técnicas
silviculturais não são efetivas para controlar as tensões de crescimento. Vários
pesquisadores utilizaram a técnica de imersão, vaporização e aspersão de água, bem
como o uso de desfolhantes em várias espécies de eucaliptos. Podem ser usados, ainda,
conectores metálicos, chapas, gang-nails e outros prendedores na forma de S e C, após o
corte transversal. Na implantação de novas florestas, o controle das elevadas tensões de
crescimento em árvores de eucalipto está diretamente ligado ao melhoramento genético
com a seleção de material com níveis mínimos de ocorrência de tensões de crescimento.
10. 4) Conclusões :
De acordo com os textos apresentados em este trabalho, pode-se admitir que as tensões
de crescimento são parte de uma estratégia da árvore para competir de uma forma
vantajosa com o meio onde está por uma posição privilegiada. Esta estratégia pode-se
manifestar de várias formas, como reorientação de sua verticalidade, por exemplo, mas
sempre relacionadas com o tipo de distribuição das tensões de crescimento ao longo do
perímetro do tronco.
Ainda não se sabe ao certo como e porque são formadas essas camadas gelatinosas (G-
layer) nas madeiras de reação, ficando como sugestão para futuros estudos genéticos.
5) Referências Bibliográficas :
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PONCE, Madeira serrada de eucalipto : desafios e perspectivas, Seminário internacional
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Portal REMADE (www.remade.com.br)
