Madeira
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- Nota: Se procura por outras definições de madeira, consulte Madeira (desambiguação).
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A madeira é um material sólido, orgânico, higroscópico (absorve água) e ortotrópico (crescimento diferente nas dimensões espaciais) obtido originalmente do tronco das plantas lenhosas, especialmente das árvores, mas também dos arbustos. Essas plantas perenes são caracterizadas pelos caules, que crescem em diâmetro ano após ano, e também são compostas de celulose, hemicelulose e lignina entre seus tecidos. As plantas que não produzem madeira são chamadas de herbáceas; esse grupo de plantas inclui todas as plantas anuais, muitas plantas perenes e também a maioria das plantas aquáticas, as quais podem viver submersas em cursos d'água e lagos ou ainda flutuar sobre a água.
A madeira é um tecido formado pelas plantas com uma função de sustentação e, por isso, ela é utilizada freqüentemente como um material estrutural efetivo e eficiente pela humanidade. Ela é constituída de fibras de celulose, unidas por lignina.
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[editar] Utilização
Quando a madeira está cortada e seca, é utilizada para diferentes aplicações. Por exemplo, pode ser fragmentada em fibras e transformada no material denominado polpa, o qual é a matéria prima para a produção de papel. Artistas e artífices modelam e unem peças de madeira com ferramentas especiais e são chamados marceneiros (fabricação de móveis) ou carpinteiros(construção de estruturas de madeira - telhados, pontes). A madeira é também um importante material utilizado nas áreas de arquitectura, engenharia civil e florestal desde a época em que a humanidade iniciou a construção de abrigos, e permanece em pleno uso até hoje.
Atualmente, a madeira é substituída em muitas das suas aplicações tradicionais pelos metais e plásticos.
[editar] Crescimento
As árvores crescem 12 cm por ano em média.
[editar] Nós
Os nós são porções de ramos incluídos na madeira do caule ou ramo principal. Os ramos originam-se, em regra, a partir do eixo central do caule de uma planta e, enquanto vivos, aumentam em tamanho com a adição anual de camadas lenhosas que são uma continuação daquelas do caule. A porção incluída é irregularmente cônica, com a ponta na medula. A direção das fibras forma ângulos rectos ou oblíquos a grã do caule, produzindo um cruzamento de grãs.
Durante o desenvolvimento da árvore, a maioria dos ramos, especialmente os mais baixos, morrem, mas continuam presos à árvore por algum tempo - muitas vezes por anos. Camadas de crescimento posteriores não são mais inclusas no ramo (agora morto), mas são depositados ao redor dele. Assim os ramos mortos dão origem aos nós, que são apenas o conteúdo de um furo, e podem soltar-se facilmente quando a madeira é serrada ou seca. Para os diferentes fins de uso da madeira, os nós são classificados de acordo com a forma, tamanho, sanidade e firmeza com que estão presos ao caule.
Os nós afectam a resistência da madeira a rachas e quebras, assim como sua manuseabilidade e flexibilidade. Esses defeitos enfraquecem a madeira e afectam directamente seu valor, principalmente para o uso em estruturas, onde a resistência é importante. O enfraquecimento ganha sérias proporções quando a madeira é submetida a tração e compressão. A extensão da diminuição da força de uma viga depende da sua posição, tamanho, número, direcção das fibras e condição. Os nós da face superior em geral são comprimidos, enquanto os da face inferior são tracionados. Pequenos nós, no entanto, podem estar localizados na zona neutra da viga e aumentar sua resistência ao cisalhamento longitudinal. Os nós em placas ou pranchas são menos prejudiciais quando se estendem através dela em sentido transversal à sua superfície mais larga. Os nós que aparecem perto das pontas de uma viga não a enfraquecem. Os nós sadios que ocorrem no quarto central da altura da viga de uma ou outra borda não são defeitos sérios.
Os nós não influenciam materialmente a rigidez da madeira estrutural. Somente os defeitos de carácter mais sério afectam o limite de elasticidade das vigas. A rigidez e limite de elasticidade dependem mais da qualidade da fibra da madeira do que dos defeitos. O efeito dos nós é a redução da diferença entre o stress das fibras no limite de elasticidade e o módulo de ruptura da vigas. A resistência à quebra é muito susceptível aos defeitos. Os nós sadios não enfraquecem a madeira quanto à compressão paralela à grã.
Para algumas finalidades, como por exemplo a fabricação de painéis, os nós são considerados benéficos pois adicionam textura visual à madeira, dando-lhe uma aparência mais interessante.
[editar] Cerne e alburno (ou borne)
Muitas espécies apresentam uma porção mais escura de madeira no centro do tronco e uma porção mais clara na parte externa. A primeira corresponde ao cerne e a segunda ao alburno. Nem sempre esta diferença é facilmente percebida, a mudança de cor pode ser tanto abrupta como gradual.
O exame a uma ponta de um tronco de várias espécies revela uma porção interior de cor mais escura (o cerne), rodeada por uma zona de coloração mais clara (o borne). Algumas vezes a distinção da cor não é muito notória; noutras o contraste é ligeiro, de modo que não é sempre fácil dizer onde uma acaba e a outra começa. A cor do borne fresco é sempre clara, às vezes quase branca, mas mais frequentemente com um tom amarelado ou acastanhado.
O borne é comparativamente madeira nova, compreendendo células vivas na árvore em crescimento. Toda a madeira numa árvore é primeiro formada como borne. As suas funções principais são conduzir a água da raiz até às folhas, armazená-la e devolvê-la de acordo com a estação. Quanto mais folhas uma árvore suportar mais vigoroso é o seu crescimento, maior o volume de borne necessário. Apesar das árvores crescerem rapidamente ao ar livre o borne é mais espesso para o seu tamanho do que nas mesmas espécies a crescerem em florestas densas. Por vezes as árvores a crescer em clareiras podem ter um tamanho considerável, 30 cm ou mais em diâmetro, antes que algum cerne se comece a formar, por exemplo, no segundo-crescimento nogueira, ou crescimento-aberto pinhos.
Assim que uma árvore aumenta em idade e diâmetro uma porção interior do borne torna-se inactiva e finalmente deixa de funcionar, ao passo que as células morrem. Esta porção morta ou inerte é chamada coração da madeira ou cerne. O seu nome deriva somente da sua posição e não de nenhuma vital importância para a árvore. Isto é demonstrado pelo facto de uma árvore poder sobreviver com o seu coração em completa decadência. Algumas espécies começam a formar cerne muito cedo, e têm apenas uma fina camada de borne vivo, enquanto que noutras a mudança ocorre lentamente. O borne fino é uma característica de árvores como castanho, robínia, amoreira, laranjeira dos osage, e sassafrás, enquanto no àcer, freixo, nogueira, olmo, faia, e pinho, o borne espesso é a regra.
Não há uma relação definida entre os anéis anuais de crescimento e a quantidade de borne. Dentro das mesmas espécies a área inter-seccional do borne é mais ou menos proporcional ao tamanho da copa da árvore. Se os anéis são estreitos, são necessários mais do que quando eles são largos. Á medida que as árvores crescem, o borne tem necessariamente de se tornar mais fino ou aumentar materialmente em volume. O borne é mais espesso na porção superior do tronco da árvore do que perto da base, porque a idade e o diâmetro das secções superiores são menos.
Quando a árvore é muito jovem está quase toda coberta com limbos, se não mesmo inteiramente, ao chão, mas à medida que envelhece alguns ou todos irão eventualmente morrer e serão partidos. O crescimento subsequente da madeira pode esconder completamente as falhas dos ramos que contudo permanecerão como nós. Não importa quão é suave e limpo um tronco no seu exterior, ele é mais ou menos nodoso perto do meio. Consequentemente o borne de uma árvore velha, e particularmente de uma árvore de floresta, estará mais livre de nós do que o cerne. Visto que na maior parte dos usos da madeira, os nós são defeitos que enfraquecem a madeira e interferem com a facilidade de a trabalhar a outras propriedades, acontece que o borne, por causa da sua posição na árvore, pode ter algumas vantagens sobre o cerne.
É de notar que o cerne interior de árvores antigas permanece tão são como normalmente, visto que em muitos casos tem centenas de anos, e nalguns casos milhares de anos. Cada limbo ou raiz partida, ou ferida profunda do fogo, insectos, ou madeira caída, resulta como um passo para o declínio, que, uma vez iniciado, pode penetrar em todas as partes do tronco. As larvas de muitos insectos molestam as árvores e os seus túneis permanecem indefinidamente como fontes de fraqueza. Quaisquer que sejam as vantagens, contudo, que o borne possa ter nesta ligação são devidas somente à sua idade relativa e posição.
Se uma árvore crescer toda a sua vida ao ar livre e as condições do solo e local permaneçam imutáveis, ela fará o crescimento mais rápido na sua juventude, e gradualmente declinará. Os anéis anuais de crescimento são por muitos anos bastante largos, mas mais tarde eles tornar-se-ão cada vez mais estreitos. Visto que cada anel sucessivo é depositado no exterior da madeira previamente formada, sucede que a menos que a árvore aumente materialmente a sua produção de madeira de ano para ano, os anéis devem necessariamente tornar-se mais finos à medida que o tronco se torna mais largo. Assim que a árvore atinge a maturidade a sua coroa torna-se mais aberta e a produção anual de madeira escasseia, por isso reduzindo ainda mais a largura dos anéis anuais de crescimento. No caso de árvores crescidas em floresta muito depende da concorrência das árvores na sua luta pela luz e nutrição em que períodos de crescimento lento e rápido podem alternar. Algumas árvores, tais como carvalhos do sul, mantêm a mesma largura dos anéis por centenas de anos. Sobre o total, contudo, à medida que uma árvore se torna maior em diâmetro a largura dos anéis anuais decresce.
Podem haver diferenças notórias na grã do cerne e borne cortadas duma árvore grande, particularmente uma de que esteja madura. Nalgumas árvores, a madeira depositada mais tardiamente na árvore é mais suave, mais clara, mais fraca, e de textura mais uniforme de que a produzida mais cedo, mas noutras espécies, o contrário aplica-se. Num tronco maior o borne, devido ao tempo de vida em que a árvore cresceu, pode ser inferior em dureza e força e ser semelhante ao cerne do mesmo tronco.
[editar] Tipo de madeiras
A madeira é usualmente classificada como madeira dura ou madeira macia. A madeira de coníferas (por exemplo: pinho) é chamada madeira macia, e a madeira de árvores latifoleadas (por exemplo: carvalho) é chamada madeira dura. Essa classificação é as vezes muito desvantajosa. Isso porque algumas madeiras duras, como a balsa, são de facto muito mais moles ou macias do que a maior parte das madeiras macias, e inversamente, também algumas madeiras macias (por exemplo: teixo) são muito mais duras do que a maioria das madeiras duras.
Além disso, madeiras de diferentes tipos de árvores têm diferentes cores e graus de densidade. Isso, aliado ao fato de algumas madeiras terem um crescimento mais longo do que outras, faz com que madeiras de diferentes espécies tenham qualidade e valor comercial diferenciado. Por exemplo, enquanto o mogno, de madeira dura e escura, é excelente para a produção artesanal de móveis finos, a balsa, clara e pouco densa, é muito usada para fabricação de moldes construtivos.
[editar] Cor
Em espécies que mostram uma diferença distinta entre o cerne e o borne a cor natural do cerne é geralmente mais escura que o borne, e muito frequentemente o contraste é conspícuo. Este é produzido por depósitos no cerne de vários materiais resultantes do processo de crescimento, aumentado possivelmente pela oxidação e outras mudanças químicas, que normalmente têm pouco ou nenhum efeito apreciável nas propriedades mecânicas da madeira. Algumas experiências em espécies resinosas de (pinheiro), contudo, indicando um aumento na força. Isto é devido à resina que aumenta a força quando seco. O borne saturado de resina é chamado "fat lighter". As estruturas construídas de "fat lighter" são quase impenetráveis ao apodrecimento e térmites; contudo são muito inflamáveis. Os tocos de pinhos velhos de folhas longas são frequentemente cavados, divididos em pequenas peças e vendidos como acendalhas para fogueiras.
Visto que a madeira mais antiga de um anel de crescimento é geralmente mais escura em cor de que a madeira mais recente, este facto pode ser utilizado na avaliação da densidade, e portanto a dureza e força do material. Este é particularmente o caso com madeiras coníferas. Nas madeiras com anéis porosos os vasos da madeira recente aparecem frequentemente numa superfície mais escuros do que a madeira mais antiga e densa, ainda que nas secções cruzadas do cerne o reverso seja comummente verdade. Excepto no caso agora afirmado a cor da madeira não é indicadora da sua força.
A descoloração anormal da madeira denota frequentemente uma condição enferma, indicando estar oca. Os quadrados pretos no abeto ocidental são o resultado dos ataques de insectos. As faixas vermelho-acastanhadas tão comuns na nogueira e em certas outras madeiras são maioritariamente o resultado de danos causados pelos pássaros. A descoloração é meramente uma indicação de danos, e em qualquer probabilidade não afecta por si só as propriedades das madeiras. Certas produções de apodrecimentos como os fungos comunicam as características das cores da madeira que assim tornam-se sintomáticas de fraqueza. Vulgares manchas de borne são devidas a crescimento de fungos, mas não produzem necessariamente um efeito enfraquecedor.
[editar] Estrutura
Se realizarmos um corte transversal num tronco de árvore, podemos facilmente observar que este é formado por vários anéis circulares concêntricos, que correspondem ao crescimento da árvore e que organizam a sua estrutura:
- Casca – responsável pela protecção do tronco, é a sua parte exterior.
- Lenho – é a parte do tronco de onde se extrai a madeira, compreendida entre a casca e a medula, e divide-se em duas zonas:
- Cerne: é a parte mais escura da madeira e a que lhe dá mais resistência
- Alburno: é a zona mais clara que transporta a seiva bruta das raízes para as folhas
- Medula – corresponde ao tecido mole e esponjoso na parte central do tronco.
[editar] Secagem
A secagem da madeira consiste em extrair do seu interior o excesso de água, de forma a poder ser utilizada nas suas diversas aplicações. A evaporação da água leva a madeira a contrair-se, isto é, a diminuir de volume; a velocidade de secagem deve, portanto, ser adequada aos diferentes tipos de madeira de forma a evitar danos prejudiciais, como o aparecimento de fendas ou empenamento.
- Retracção – a madeira retrai quando seca.
- Entumecimento – a madeira incha quando absorve humidade
Existem 2 tipos de secagem:
- Natural: permite secar a madeira sobrepondo as peças umas sobre as outras de modo a permitir um arejamento uniforme. Este processo é moroso, exige grandes espaços e imobiliza grandes quantidades de madeira. A secagem natural permite secar a madeira até uma umidade mínima de 12%. Abaixo dos 20% de humidade a madeira resiste à putrefacção. Abaixo dos 30% podem começar a surgir os defeitos de secagem: rachaduras, empenamentos, encruamentos, colapsos, abaulamentos, torções, encanoamentos.
- Artificial: a secagem artificial, feita através de estufas próprias, permite aumentar a velocidade da secagem da madeira ao mesmo tempo que a protege dos fungos e insectos. Exige instalações caras, torna a madeira menos flexível e escurece o seu tom.
[editar] Percentagem de água
Encontra-se água em madeira viva em três condições, a saber: (1) nas paredes celulares, (2) no conteúdo protoplasmático da célula e (3) como água livre nas cavidades e espaços intercelulares. No cerne ela ocorre apenas na primeira e última formas. Madeira exaustivamente seca com ar retém de 8 a 16% da água nas paredes celulares, e nada, ou quase nada, em outras formas. Mesmo madeiras secas em fornos retêm uma pequena porcentagem de umidade, mas para quaisquer propósitos que não sejam químicos, podem ser consideradas completamente secas.
Em geral o conteúdo aquoso da substância da madeira é que lhe confere a maciez e maleabilidade. Um efeito similar e comumente observado é o efeito amaciador da água no papel ou tecido. Dentro de certos limites, quanto maior a quantidade de água, maior o seu efeito amaciador.
A secagem produz um aumento significativo na força da madeira, particularmente em espécimens pequenos. Um exemplo extremo é o caso de um bloco de 5 cm de seção em abeto completamente seco, que sustenta uma carga permanente quatro vezes maior do que um bloco verde da mesma madeira e do mesmo tamanho suportaria.
