Guia Essencial da Madeira: Usos, História e Aplicações Modernas

A madeira tem sido usada por milhares de anos como combustível, material de construção e para fabricar ferramentas e armas, móveis e papel. Recentemente, tornou-se uma matéria-prima usada para fabricar celofane e outros derivados de celulose, como acetato de celulose. Hoje, aqueles na área de marcenaria e engenharia civil conhecem o valor essencial da madeira. É por isso que o termo madeira é um tópico de discussão obrigatório.

Neste artigo, o seguinte sobre madeira será discutido, respondendo às perguntas abaixo:

• O que é madeira?
• Quais são os usos da madeira?
• Quais são as propriedades da madeira?
• Quais são os vários tipos de madeira?
• Como a madeira é produzida?

Vamos mergulhar!

O que é madeira?

A madeira é uma substância orgânica derivada da árvore viva e tem textura fibrosa, heterogênea e anisotrópica. Um dos materiais de construção antigos é a madeira. Desde tempos pré-históricos, a madeira tem sido usada por humanos como uma forma de proteção e abrigo. Devido ao declínio das florestas por vários fatores, a dificuldade de substituir as árvores que foram cortadas por novas árvores, ou o desenvolvimento tardio das árvores, o valor da madeira cresceu hoje. Além de ser utilizada como material de suporte de carga ou estético em modelos e andaimes, a madeira também é empregada como acabamentos de telhado, marcenaria e material de revestimento. Além disso, materiais de construção artificiais feitos de subprodutos da indústria da madeira, como cavacos, serragem e poeira, incluem aglomerado, MDF e compensado. Madeira serrada é uma madeira que foi tratada e cortada em dimensões uniformes.

Nos caules e raízes de árvores e outras plantas lenhosas, a madeira é uma substância estrutural porosa e fibrosa. É uma substância orgânica feita de fibras de celulose, que são fortes sob tensão, contidas em uma matriz de lignina, que é resistente à compressão. A madeira serve a um papel de suporte em uma árvore viva, permitindo que plantas lenhosas cresçam grandes ou fiquem em pé por conta própria. A madeira às vezes é definida apenas como o xilema secundário nos caules das árvores, ou é definida mais amplamente para incluir o mesmo tipo de tecido em outros lugares, como nas raízes de árvores ou arbustos. Além disso, transfere nutrientes e água entre as raízes, outros tecidos em desenvolvimento e folhas.

Quais são os usos da madeira?

Os seguintes são usos comuns da madeira:

• Combustível
• Madeira para celulose (Pulpwood)
• Construção
• Produtos engenheirados
• Móveis e utensílios
• Arte
• Equipamentos esportivos e recreativos
• Outros

Combustível

Hoje, principalmente em áreas rurais do mundo, a madeira ainda é utilizada como combustível, como tem sido por muito tempo. Como produz menos fumaça e queima mais lentamente que a madeira macia, a madeira dura é recomendada. É comum pensar que um fogão a lenha ou lareira proporcionará calor e ambiente a uma casa.

Madeira para celulose (Pulpwood)

O termo "madeira para celulose" refere-se a madeira cultivada exclusivamente para fabricação de papel.

Construção

Desde que as pessoas começaram a fazer cabanas, casas e barcos, a madeira desempenhou um papel significativo na construção. Até o final do século 19, quase todos os barcos eram feitos de madeira, e a madeira ainda é frequentemente usada para fazer barcos hoje. O ulmeiro foi especificamente escolhido para esta aplicação porque, desde que fosse mantido úmido, resistia à podridão (também servia como cano de água antes do advento da encanamento mais moderno).

Madeira serrada (lumber) é o nome popular para madeira usada para construção na América do Norte. Madeira serrada (timber) é o termo para tábuas serradas utilizáveis, enquanto lumber é tipicamente usado para indicar árvores que foram derrubadas em outro lugar. O carvalho era o material de escolha para todas as construções de madeira na Europa medieval, incluindo vigas, paredes, portas e pisos. Uma variedade maior de madeiras são agora empregadas, e choupo, pinho de nós pequenos e abeto de Douglas são frequentemente usados para fabricar portas de madeira maciça.

Produtos engenheirados

Aplicações de construção e industriais frequentemente usam produtos de madeira engenheirada, que são componentes de construção colados "projetados" para critérios de desempenho particulares à aplicação. Para criar uma unidade estrutural composta mais forte e eficaz, tiras de madeira, folheados, madeira ou outros tipos de fibra de madeira são colados juntos para gerar produtos de madeira colada engenheirada.

Estes bens incluem madeira de fios paralelos, vigas I, madeira folheada laminada (LVL) e outros itens de madeira composta estrutural (SCL). Painéis estruturais de madeira feitos de compensado, OSB e painéis compostos também estão entre eles. Em 1991, cerca de 100 milhões de metros cúbicos de madeira foram usados para isso. Aglomerados e painéis de fibra estão previstos para substituir o compensado, segundo tendências.

Móveis e utensílios

Para cadeiras e camas, entre outros itens de mobília, a madeira tem sido um material popular por muito tempo. Além disso, é utilizada para cabos de utensílios como colher de pau e lápis, bem como ferramentas e talheres como hashis e palitos.

Arte

Por muitos anos, a madeira tem sido um meio artístico popular. Por milênios, tem sido usada para entalhar e criar esculturas. Exemplos incluem os totens feitos de toras de coníferas, frequentemente Cedro Vermelho Ocidental, por tribos indígenas da América do Norte. Outros usos da madeira nas artes incluem:

• Gravura e xilogravura
• A madeira pode ser uma superfície para pintar, como na pintura em painel
• Muitos instrumentos musicais são feitos total ou principalmente de madeira

Equipamentos esportivos e recreativos

Numerosas categorias de equipamentos esportivos são atualmente feitas de madeira ou já foram. Por exemplo, salgueiro branco é o material usual usado para fabricar tacos de críquete. Os tacos de beisebol permitidos na Major League Baseball são tipicamente feitos de madeira de freixo, hickory e, mais recentemente, ácer, embora esta madeira seja um pouco mais delicada. Quadras da National Basketball Association têm sido frequentemente compostas de parquet.

Outros

Novos usos para cola de lignina, embalagens alimentares recicláveis, substitutos de pneus de borracha, tratamentos médicos antibacterianos e têxteis ou compósitos de alta resistência são alguns outros avanços. Produtos novos e mais sofisticados entrarão no mercado à medida que cientistas e engenheiros continuarem a estudar e criar novos procedimentos para extrair diferentes componentes da madeira ou para modificar a madeira, como adicionando componentes à madeira. Monitoramento eletrônico do teor de umidade pode ajudar a melhorar a proteção da madeira de próxima geração.

Quais são as propriedades da madeira?

• Características sensoriais
• Densidade e gravidade específica
• Propriedades mecânicas
• Propriedades térmicas
• Propriedades elétricas
• Propriedades acústicas
• Degradação
• Higroscopicidade
• Retração e inchamento

• Características sensoriais

Cor, brilho, cheiro, sabor, textura, grão, figura, peso e dureza da madeira são exemplos de propriedades sensoriais. Para fins de identificação ou outros usos, estas características macroscópicas adicionais são úteis para descrever um pedaço de madeira. Existem madeiras em uma ampla gama de cores, embora a maioria das madeiras sejam tons de branco e marrom. Outras cores incluem amarelo, verde, vermelho e praticamente branco puro. Dependendo das diferenças de cor entre o cerne, alburno, madeira inicial, madeira tardia, raios e canais de resina, variações podem ser visíveis em uma única peça de madeira. Branqueamento ou tingimento, bem como exposição prolongada ao ambiente, podem alterar a cor natural. Pau-ferro, faveira e algumas espécies tropicais são apenas alguns exemplos de madeiras brilhantes.

Densidade e gravidade específica

A gravidade específica é a razão entre o peso ou massa da madeira e o da água, enquanto a densidade é o peso ou massa de um volume unitário de madeira. Como 1 cm³ de água pesa 1 grama, a densidade média e a gravidade específica da madeira de abeto de Douglas são ambas 0,45 grama por centímetro cúbico (g/cm³), respectivamente, no sistema métrico de medição. (Um grama por centímetro cúbico, ou aproximadamente 62,4 libras por pé cúbico, é expresso como peso por unidade de volume.) Como a madeira é higroscópica, a quantidade de umidade afeta consideravelmente tanto seu peso quanto seu volume, tornando a determinação de sua densidade mais desafiadora do que para outros materiais. Peso e volume são calculados em valores de umidade predeterminados para produzir resultados semelhantes.

Higroscopicidade

Se em contato com água, a madeira pode absorvê-la como líquido ou como vapor do ar. A água é o líquido ou gás mais significativo que a madeira pode absorver, apesar disso. A madeira sempre inclui umidade devido à sua natureza higroscópica, seja um componente da árvore viva ou um material. (Os termos água e umidade são usados indistintamente aqui.) A umidade afeta todos os aspectos da madeira, embora deva ser destacado que apenas a umidade encontrada nas paredes celulares é significativa; a umidade encontrada nas cavidades celulares faz pouco mais que adicionar peso.

Retração e inchamento

Quando o nível de umidade na madeira varia abaixo do ponto de saturação da fibra, ocorrem mudanças dimensionais. Retração e inchamento são causados por ganho e perda de umidade, respectivamente. Estas mudanças dimensionais são anisotrópicas, significando que diferem nas direções axial, radial e tangencial. Aproximadamente 0,4 por cento, 4 por cento e 8 por cento, respectivamente, são os valores médios de retração. A perda de volume é de cerca de 12%, mas há diferenças significativas entre espécies. Estes números são fornecidos como porcentagem das dimensões verdes e correspondem a transformações da condição verde para seca em estufa. A estrutura da parede celular é primariamente responsável pela retração e inchamento diferenciais em várias orientações de desenvolvimento.

A orientação das microfibrilas nas camadas da parede celular secundária pode ser usada para explicar as variações entre as direções axial e as duas laterais (radial e tangencial), porém não está claro por que estas discrepâncias existem nas direções radial e tangencial.

Degradação

Bactérias, fungos, insetos, brocas marinhas, bem como variáveis ambientais, mecânicas, químicas e térmicas, todos contribuem para a destruição da madeira. A aparência, estrutura ou composição química da madeira pode mudar devido à degradação, que pode afetar árvores vivas, toras ou produtos. Estas mudanças podem variar de descoloração menor a transformações irreversíveis que tornam a madeira totalmente inútil. Como evidenciado, por exemplo, por móveis e outros artefatos de madeira descobertos em perfeitas condições nas tumbas dos antigos faraós egípcios, a madeira pode durar centenas ou milhares de anos (ver arte egípcia). Apenas sob a influência de elementos externos a madeira se deteriora ou é destruída.

Propriedades mecânicas

As propriedades mecânicas, ou de resistência, da madeira são indicadores de sua capacidade de resistir a forças externas que poderiam potencialmente alterar seu tamanho e forma. A quantidade e método de aplicação destas forças, bem como a densidade e teor de umidade da madeira, afetam a resistência a essas forças. Na direção axial, ou paralela ao grão, as características de resistência da madeira são notavelmente diferentes daquelas através do grão (na direção transversal).

A resistência da madeira em tração e compressão (medidas nas direções axial e transversal), cisalhamento, clivagem, dureza, flexão estática e choque são algumas de suas características mecânicas (flexão por impacto e tenacidade). Testes respectivos determinam tensões por unidade de área carregada (no limite elástico e carga máxima) assim como outros critérios de resistência, incluindo tenacidade, módulo de ruptura e módulo de elasticidade (uma medida de rigidez). Pequenos espécimes transparentes com seção transversal de 2 x 2 cm ou 2 x 2 polegadas são tipicamente usados para testes.

Propriedades térmicas

Embora a madeira expanda e contraia com variações de temperatura, retração e inchamento trazidos por mudanças no teor de umidade são alterações dimensionais muito mais significativas. Tal expansão e contração relacionadas à temperatura são tipicamente insignificantes e sem consequência prática. Fissuras superficiais podem ocorrer apenas em temperaturas abaixo de 0 °C (32 °F); rachaduras por geada podem ocorrer em árvores vivas devido à contração desigual das camadas externa e interna.

Comparada a materiais como metais, mármore, vidro e concreto, a madeira tem baixa condutividade térmica (alta capacidade de isolamento térmico). Madeiras leves e secas são isolantes superiores porque a condutividade térmica é mais alta na direção axial e aumenta com a densidade e teor de umidade.

Propriedades elétricas

Isolamento elétrico pode ser encontrado em madeira seca em estufa. No entanto, quando o teor de umidade aumenta, a condutividade elétrica também aumenta, fazendo com que a madeira saturada (madeira com o maior teor de umidade) se comporte mais como água. É notável como a resistência elétrica cai dramaticamente à medida que o teor de umidade sobe de 0 ao ponto em que as fibras estão saturadas. A resistência elétrica cai mais de um bilhão de vezes neste intervalo, mas apenas cerca de 50 vezes do ponto de saturação da fibra ao maior teor de umidade. A resistência elétrica da madeira é mostly unaffected por outros parâmetros, como espécie e densidade; variações entre espécies estão relacionadas à química dos extrativos. A resistência axial é aproximadamente metade da resistência transversal.

As propriedades dielétricas ou de mau condutor da madeira também são importantes. Constante dielétrica e fator de potência desempenham um papel prático na fabricação de medidores elétricos (capacitivos e de perda de potência de radiofrequência) para medir o teor de umidade da madeira, secar madeira com corrente elétrica (uma possibilidade teórica, embora não seja atualmente uma realidade), e colar madeira com corrente elétrica de alta frequência. A polarização elétrica (o aparecimento de cargas elétricas opostas em lados opostos de uma peça) que ocorre quando estresse mecânico é aplicado faz a madeira mostrar o efeito piezoelétrico. Contrariamente, a madeira experimenta deformação mecânica quando exposta a um campo elétrico (mudanças de tamanho).

Propriedades acústicas

A madeira pode tanto criar som (por percussão direta) quanto amplificar ou desviar ondas sonoras vindas de outros objetos. É um material especial para instrumentos musicais e outras aplicações acústicas por causa destes fatores. O tamanho, densidade, teor de umidade e módulo de elasticidade da madeira todos têm impacto na frequência de vibração, que por sua vez afeta o tom do som gerado. Maior densidade e elasticidade, teor de umidade reduzido e dimensões menores contribuem para sons de tom mais alto.

Quais são os vários tipos de madeira?

Todos os tipos de madeira são categorizados no seguinte:

• Duras
• Macias
• Madeira engenheirada

Duras

Qualquer árvore que não produza agulhas ou cones é uma fonte de madeira dura. Estas árvores são mais frequentemente referidas como árvores caducifólias ou angiospermas no jargão científico. Árvores que produzem folhas e sementes são conhecidas como madeiras duras. Carvalho, ácer, cerejeira, mogno e nogueira são exemplos de espécies comuns de madeira dura. Embora várias espécies de madeira dura sejam bem conhecidas por seus padrões de grão de madeira deslumbrantes e distintos, as espécies de madeira dura nem sempre são mais fortes que as madeiras macias.

Além disso, várias madeiras são classificadas como madeiras duras mas vêm de árvores não caducifólias, como bambu e palmeira. Embora tecnicamente referidas como monocotiledôneas, estas plantas são frequentemente categorizadas como madeiras duras já que têm muitas das mesmas características. Bambu e palmeiras podem ocasionalmente ser incluídos na seguinte categoria de madeira manufaturada.

Macias

Árvores coníferas são usadas para produzir madeiras macias, como madeira serrada e produtos de madeira. Árvores coníferas, também conhecidas como Gimnospermas, são quaisquer árvores que têm agulhas e produzem cones. Pinho, Cedro, Abeto, Picea e Sequoia são alguns exemplos de árvores de madeira macia comuns usadas em fabricação de móveis, carpintaria e outros campos relacionados.

Madeira engenheirada

Madeiras engenheiradas são o terceiro tipo de madeira que você pode encontrar. A madeira engenheirada é criada em vez de ocorrer naturalmente no ambiente. Estas placas são tipicamente criadas a partir de madeira que foi modificada para ter características ou propriedades particulares. Estes produtos, também referidos como madeira composta, são frequentemente criados usando resíduos de serraria.

A madeira engenheirada é frequentemente aquecida ou quimicamente tratada para gerar um produto de madeira que pode cumprir tamanhos específicos que são desafiadores de obter na natureza. Compensado, OSB, Painel de Fibra de Média Densidade e Painel Composto são alguns exemplos comuns de madeiras engenheiradas. Dado que frequentemente tem que ser trabalhada, seja usando técnicas de corte especializadas ou juntando peças para produzir um tamanho preciso ou padrão de grão de madeira, folheados de madeira podem ocasionalmente ser categorizados como madeira engenheirada.

Como a madeira é produzida?

A madeira é um componente do sistema usado pelas plantas para armazenar alimentos produzidos durante a fotossíntese, transportar água e minerais dissolvidos das raízes para o resto da planta e fornecer suporte mecânico. Apenas 3.000 a 4.000 tipos de plantas, incluindo herbáceas, são pensados para gerar madeira apropriada para uso como material, das estimadas 25.000 a 30.000 espécies de plantas que a produzem. Gimnospermas e angiospermas são os dois grupos que incluem árvores florestais produtoras de madeira e outras plantas lenhosas. Angiospermas, ou árvores portadoras de cones, geram madeiras duras temperadas e tropicais como carvalho, faia, teca e balsa, enquanto gimnospermas, ou árvores portadoras de cones, produzem madeiras macias como pinho e picea. Deve-se notar que nem todas as situações se enquadram na distinção entre madeira dura e macia. Algumas madeiras duras — por exemplo, balsa — são mais macias que algumas madeiras macias — por exemplo, teixo.

A madeira é uma substância com valor econômico significativo. Em contraste com carvão, minérios e petróleo, que são gradualmente esgotados, é um recurso renovável que pode ser mantido de forma sustentável. A madeira promove crescimento econômico, cria empregos e garante subsistência básica em algumas nações através de sua colheita em florestas, transporte, processamento em fábricas, comércio e consumo. A forte demanda contínua por madeira e produtos de madeira é um sinal de sua significância.

Em termos de peso, a madeira é consumida muito mais que outros materiais. A maioria da produção mundial de madeira em tora (roundwood) é usada como combustível, principalmente em nações em desenvolvimento. O crescimento mais rápido na produção de produtos de madeira tem sido visto em papel e cartão, e este padrão é antecipado para continuar à medida que o consumo per capita em países em desenvolvimento alcança o de países industrializados. O crescente uso de madeira e o desmatamento resultante são causados por uma população global crescente. A produção de um suprimento adequado de madeira para atender à necessidade prevista é duvidosa devido à destruição de muitas florestas, particularmente nos trópicos. Interromper a perda de cobertura florestal na Terra, aumentar a produtividade de florestas já existentes, estabelecer extensos projetos de reflorestamento e viveiros de espécies de árvores de crescimento rápido, reciclar papel e melhorar a utilização da madeira através de pesquisa poderiam ajudar a resolver o problema de suprimento de madeira e reduzir o impacto ambiental da indústria madeireira.

Perguntas Frequentes

O que é madeira, explique?

A madeira é um material orgânico com textura fibrosa, heterogênea e anisotrópica produzido da árvore, que é um organismo vivo. A madeira é um dos materiais de construção mais antigos. A humanidade usa madeira para fins de abrigo e proteção desde tempos antigos.

Do que a madeira é feita?

A madeira é composta de Celulose: A celulose é um polímero (C6H10O5) que pode cristalizar para formar fibras muito fortes. A celulose é o material de fortalecimento primário na madeira. Lignina: A lignina também é um polímero, mas tipicamente em forma amorfa.

Quais são os principais usos da madeira?

Construção de casas e outras estruturas: Casas de madeira ainda são frequentemente utilizadas em ambientes domésticos. Além disso, o telhado interno de certos edifícios é construído de madeira. Semelhante a como a madeira de bambu é às vezes usada na construção de edifícios para suportar um edifício até que seja robusto o suficiente para ficar em pé por conta própria.

Quais são as propriedades da madeira?

As principais propriedades físicas da madeira incluem cor, brilho, textura, macroestrutura, odor, umidade, retração, tensões internas, inchamento, rachaduras, empenamento, densidade, condutividade som – eletro – térmica. Cor, brilho, textura e macroestrutura determinam a aparência da madeira.

A formação da madeira é um processo biológico complexo, envolvendo cinco etapas principais de desenvolvimento, incluindo (1) divisão celular a partir de um meristema secundário chamado câmbio vascular, (2) expansão celular (alongamento celular e alargamento radial), (3) deposição da parede celular secundária, (4) morte celular programada, e (5) cerne

Madeira natural significa árvores, incluindo toras, bolos, ou lascas, troncos, galhos, ramos e tocos madeira serrada incluindo madeira, toras, ou lascas, especialmente quando preparadas para uso.

Quando a madeira foi usada pela primeira vez?

A evidência mais antiga para marcenaria vem de um sítio de 1,5 milhão de anos do Homo erectus chamado Peninj na Tanzânia.

Exemplos incluem freixo, faia, bétula, mogno, ácer, carvalho, teca e nogueira. Madeiras macias tipicamente vêm de árvores perenes (coníferas) (aquelas que têm agulhas e cones e os retêm o ano todo, também chamadas gimnospermas. Exemplos incluem cedro, cipreste, abeto, pinho, picea e sequoia.

As propriedades mecânicas da madeira incluem resistência em tração e compressão (medidas nas direções axial e transversal), cisalhamento, clivagem, dureza, flexão estática e choque (flexão por impacto e tenacidade).

Geralmente reconhecida como a madeira mais dura, pau-ferro (Guaiacum sanctum e Guaiacum officinale) mede 4.500 libras-força (lbf) na escala Janka.

Conclusão

A madeira é uma substância orgânica derivada da árvore viva e tem textura fibrosa, heterogênea e anisotrópica. Um dos materiais de construção antigos é a madeira. Desde tempos pré-históricos, a madeira tem sido usada por humanos como uma forma de proteção e abrigo. A madeira é usada para combustível, madeira para celulose, construção, produtos engenheirados, móveis, utensílios, etc.

Isso é tudo para este artigo, onde as seguintes questões estão sendo discutidas:

• O que é madeira?
• Quais são os usos da madeira?
• Quais são as propriedades da madeira?
• Quais são os vários tipos de madeira?
• Como a madeira é produzida?

Espero que você tenha aprendido muito com a leitura; se sim, compartilhe com outros, obrigado por ler, e até a próxima!