Conhecendo a matéria prima

Estrutura anatômica

A compreensão da física dos materiais construtivos é uma das premissas para se projetar qualquer edificação, e com a madeira isso não é diferente. É muito importante entendermos o comportamento desse material diante de quaisquer condições de ambiente e clima, e conhecer as diferenças entre as espécies e famílias na classificação botânica. As árvores são organismos vivos pertencentes ao Reino Plantae, e são, em sua grande maioria, seres fotossintetizantes. Podem ser classificadas em dois grupos: 1. Gimnospermas: as árvores desse grupo se caracterizam por não apresentarem flores ou frutos. Também são conhecidas como lenhosas, de madeira macia (softwood), e por serem uma fonte importante na produção de papel. A classe mais conhecida dentro desse grupo é a das coníferas (coniferophyta), e abrange espécies como pinus, abeto e araucária. 2. Angiospermas: trata-se do grupo de plantas em quantidade dominante no planeta, com uma grande variedade de espécies. Se caracterizam, principalmente, por apresentar flores e frutos, e as árvores são conhecidas como folhosas e de madeira dura (hardwood). É dividida em monocotiledôneas, que inclui as palmeiras; e em dicotiledôneas, com o cumaru, ipê e eucalipto como representantes.

Figura 5 Árvore de Araucária. Fonte: Florestal Brasil, 2019.

Figura 6 Árvore de Cumaru. Fonte: Agron, 2015.

Observando a representação da seção do tronco de uma árvore no desenho da figura 9, podemos ver a sua estrutura macroscópica e onde se localizam cada componente. Segundo Araujo (apud BURGER e RICHTER, 1991), a casca é constituída de ritidoma, que é a parte externa responsável pela proteção da árvore contra o ressecamento e ataques fúngicos; e pelo floema, lâmina interna que promove o armazenamento e condução de nutrientes (seiva elaborada). A região cambial é formada por células que promovem o crescimento em diâmetro do tronco, além dos anéis de crescimento, onde a quantidade é proporcional à idade da árvore. Água e nutrientes são transportados pelo alburno em toda seção transversal, ou seja, é a parte mais ativa do xilema (seiva bruta). E o cerne, parte mais inativa do xilema, é a região envelhecida do tronco, e ao mesmo tempo a mais resistente, e se distingue por uma coloração mais intensa, devido à perda das funções vitais das células ao longo do tempo. A medula é o ponto que originou a árvore, crescendo em altura, e onde mais se armazenam nutrientes. A diferenciação das árvores coníferas para as dicotiledôneas fica mais evidente na proporção microscópica do tecido lenhoso, sendo sua estrutura nas espécies do primeiro tipo mais simples do que nas espécies do segundo. As coníferas apresentam como elemento principal os traqueídes, que são tecidos fibrosos responsáveis pela condução de seiva ao longo da estrutura do tronco (GONZAGA, 2006). Ao analisar a anatomia de uma folhosa, podemos observar uma trama mais complexa. As fibras têm a função de sustentar a planta, e dependendo da espécie, podem ser mais ou menos longas. Os vasos fazem a condução de água e nutrientes, tendo uma forma mais cilíndrica e alongadas no sentido longitudinal do tronco, e o parênquima armazena as substâncias nutritivas para o alburno. (ARAUJO, 2020. apud LEPAGE et al., 1986).

lenho inicial

traqueídes lenho tardio

corte transversal

raio

corte tangencial

raios corte radial

Figura 7 Anatomia de uma conífera. Fonte: adaptado de Gonzaga, 2006, p. 23. Figura 8 Anatomia de uma folhosa. Fonte: adaptado de Gonzaga, 2006, p. 25.

vasos

parênquima

raio fibras

corte transversal

corte tangencial

raios corte radial

Se tratando da química do material, segundo Herzog et al. (2004, p. 31, tradução nossa) podemos encontrar os seguintes elementos em todas as espécies de árvores: ~ 50% de carbono - 44% de oxigênio ~ 6% de hidrogênio,

Os componentes moleculares são: 40-50% celulose 20-30% hemicelulose 20-30% lignina Outras substâncias encontradas na madeira incluem pigmentos, óleos e resinas. Estes determinam o cheiro, a cor e o grau de resistência no sentido de preservação da madeira, podendo chegar a 10%. Com relação às propriedades físicas da madeira, podemos observar que é um material higroscópico, ou seja, tem uma tendência a absorver e liberar água, trocando umidade com o meio e alterando sua dimensão dependendo dos fatores externos; e é anisotrópica, o que significa que o seu tamanho pode alterar de maneira diferente nos sentidos radial, tangencial e longitudinal das fibras (ARAUJO, 2020). A figura 10 representa essa variabilidade dimensional da madeira conforme a umidade, que pode ser diferente e ter uma maior deformação dependendo do sentido dos anéis de crescimento e sua localização no tronco.

Figura 9 Seção do tronco de uma árvore. Fonte: adaptado de Herzog et al., 2004, p. 31. Figura 10 Deformações das seções de madeira serrada conforme a variação da umidade. Fonte: adaptado de Herzog et al., 2004, p. 33.

Resistência à xilófagos

Um dos maiores problemas que pode afetar a durabilidade da madeira à longo prazo é a possibilidade de exposição constante do material à água. Como já comentado, a madeira possui propriedades higroscópicas, e as peças incham quando umedecidas e se contraem quando secas. Contudo, quando a temperatura e a umidade relativa do ar entram em pontos constantes, a variação dimensional do material também entra em estabilidade, dispensando o tratamento com vernizes quando as peças são utilizadas em ambientes internos. A madeira é naturalmente úmida, visto que transportou água e nutrientes ao longo do tronco durante todo o seu ciclo para se manter viva. O processo de secagem é justamente a eliminação do excesso de água para se trabalhar com o material. Existem métodos de secagem natural, que expõem a madeira ao meio até atingir o ponto estável; e o método mecânico em estufas. Em alguns casos de madeiras mais duras, a fase em estufa pode ocasionar rachaduras e empenamentos, então todos os passos devem seguir normas técnicas para que falhas sejam evitadas. Ataques de xilófagos, ou seja, de fungos, bolores e insetos, são episódios comuns e tem relação principalmente com a umidade. Por isso a etapa de secagem é importante, pois a madeira consegue chegar em um teor de umidade abaixo do ponto de saturação das fibras (PSF), o que significa que toda a umidade hidrófila se evaporou, restando apenas umidade higroscópica (REMADE, 2005). Isso já é o suficiente para que ataques não aconteçam.

Figura 11 Madeira infestada de fungos manchadores e emboloradores. Fonte: IPT, 2021. Figura 12 Detalhamento padrão CROSSLAM para áreas molhadas. Fonte: CROSSLAM, 2020.

revestimento cerâmico

gesso acartonado resistente a umidade

parede hidráulica composta por perfis de drywall

tubulação hidráulica

parede de CLT

laje de CLT

impermeabilização

revestimento cerâmico

Se tratando dos insetos, os mais comuns são as brocas e os cupins, e para evitar infestações, a madeira já recebe o tratamento antes de ser trabalhada e transformada em produtos para o mercado. No caso da CROSSLAM, construtora brasileira focada em madeira engenheirada, a madeira já chega na fábrica com um pré-tratamento preservativo de impregnação de Boro, que atua como inseticida. Esse tratamento é destinado às madeiras usadas em ambientes internos. Para peças previstas para exposição constante ao meio externo, o tratamento é feito com CCB - borato de cobre cromatado (CROSSLAM, 2021). O CCB é uma mistura de sais metálicos de cromo, cobre e

rufo pingadeira

CLT CROSSLAM platibanda boro, e é muito eficiente como fungicida e inseticida, protegendo a madeira contra um maior número de agentes xilófagos (SILVA, 2007). Apesar dos cuidados, o material ainda é comumente mal utilizado dentro de projetos, principalmente madeiras de espécies mais macias (softwood), que tem uma resistência a microrganismos muito baixa. Nesses casos, deve-se sempre prever quanto tempo uma peça de madeira ficará exposta à umidade, se é apropriada para ambientes externos, e se há áreas molhadas no projeto, como banheiros e cozinhas, pois esses fatores poderão influenciar na durabilidade do material.

manta de evalon, TPO ou PVC

calha

isolante térmico EPS ou ISOFAM

membrana barreira de vapor

fachada ventilada

CLT CROSSLAM parede CLT CROSSLAM laje

Figura 13 Detalhamento para proteção da cobertura em laje CLT. Fonte: CROSSLAM, 2020.

Resistência ao fogo

A madeira é um material combustível por excelência. Edifícios em altura de madeira podem ser, à primeira vista, mais perigosos que os tradicionais. Mas indo de encontro ao senso comum, a madeira vem mostrando um desempenho superior em condições de incêndio se comparado com os edifícios tradicionais de concreto e aço. A principal razão disso é que o aço é um material que entra em colapso mais rapidamente se exposto à altas temperaturas, devido sua alta condutividade térmica, atingindo o limite de escoamento e aumentando o risco de desabamento. Com os painéis de madeira laminada colada, como o CLT (lajes) e o MLC (vigas e pilares), a massa do material é projetada com uma camada extra de sacrifício, ou seja, a camada carbonizada pelo fogo é um dimensionamento adicional para ajudar a retardar a penetração do calor. Mesmo sem camada extra, as seções das vigas e lajes são espessas o suficiente para se proteger do fogo. A consequência dessa queima é a posterior pirólise, gerada pela reação química provocada pelo excesso de calor, removendo hidrogênio e oxigênio da madeira sólida, que resulta na camada de carvão formada (GREEN, 2012). Essa camada de carvão é deficiente de oxigênio, que é um elemento necessário para a dissipação do fogo. Com isso, a capacidade estrutural do interior da madeira é protegida por mais tempo. Além disso, a madeira tem a vantagem da baixa condutividade da massa térmica sólida, ou seja, o calor irá se espalhar pelas superfícies em uma velocidade menor se comparado aos materiais construtivos de maior condutividade térmica.

Figura 14 Coluna de MLC parcialmente carbonizada antes (esquerda) e depois de um teste de incêndio de 2 horas (direita). Fonte: ARUP apud THINK WOOD, 2021 1. Arredondamento das bordas em consequência da carbonização 2. Zona estrutural preservada 3. Camada de sacrifício carbonizada Fonte: GREEN, 2012, p. 113.

Obtenção da madeira: manejo e silvicultura

Para que o material esteja sempre disponível de maneira responsável e que seja legalmente comercializado, há a necessidade de coordenar a extração de árvores principalmente nativas de biomas amazônicos, considerando o patrimônio ambiental que possuímos em larga escala em nosso território. Para isso, existem técnicas e leis que regularizam a extração da madeira. De acordo com artigo publicado pelo Serviço Florestal Brasileiro - SFB (2020), o manejo florestal funciona da seguinte forma:

A área concedida é manejada em um sistema de rodízio, o que permite a produção contínua e sustentável de madeira. Apenas de quatro a seis árvores são retiradas por hectare, área equivalente a um campo de futebol oficial. O retorno à mesma área ocorrerá a cada 25 a 30 anos, garantindo o tempo necessário para a recuperação plena da floresta manejada.

A concessão para o manejo sustentável é expedida pelo Poder Público, a partir da Lei de Gestão de Florestas Públicas (Lei 11.284/2006), e permite que pessoas jurídicas estimulem o desenvolvimento social e econômico na região de interesse a partir da extração de produtos madeireiros e não madeireiros. (SFB, 2020). Mesmo que haja concessão, a floresta sempre será pública, e há a exigência de uma porcentagem para o retorno financeiro às comunidades. No momento da coleta de uma árvore, os madeireiros precisam calcular o impacto da sua queda, sabendo da sua longa extensão, e como isso pode ser menos prejudicial para o entorno. Até mesmo o corte com serra dessa árvore é planejado antecipadamente. A entrada do maquinário dentro da mata para a coleta do material serrado é por uma rota pensada para que seja o menos invasivo possível. Após isso, a árvore recebe a respectiva numeração da certificação ambiental, tanto na seção onde foi cortada, quanto nas peças serradas, e assim podemos rastrear o destino daquela árvore até a comercialização final e produção de produtos madeireiros. Ao fim desse processo, a delimitação do local só pode ser explorada novamente após o tempo necessário de recuperação. Um dos sistemas de certificação mais conhecidos em todo mundo é o FSC - Forest Stewardship Council (Conselho de Manejo Florestal). Segundo WWF (2020), esse selo verde é o mais conhecido internacionalmente e gera negócios da ordem de 5 bilhões de dólares por ano em todo o mundo. Para a área de interesse receber essa certificação, a operação florestal precisa ser feita com três premissas principais: ser ecologicamente correto, socialmente justo e economicamente viável. A exploração sem essas premissas pode acarretar o desmatamento e destruição de importantes ambientes florestais e da fauna e flora local. Há, apesar disso, muitos madeireiros que exploram sem nenhum cuidado e nem previsão de reposição dos indivíduos arbóreos coletados. Essa atitude é prejudicial para a comunidade como um todo, já que o patrimônio destruído não volta para comunidades locais e, consequentemente, não ajuda a gerar riquezas para o país.

A certificação ambiental é uma forma de evitar a atuação de madeireiros ilegais que extraem a matéria prima sem nenhuma consciência ambiental e sem previsão de recuperação do local desmatado à longo prazo. Mas ainda existe a dificuldade de diferenciar árvores certificadas das de extração ilegal, já que algumas empresas podem gerar documentos fraudulentos, passando despercebido junto com documentos legais. Por isso, as empresas que adquirem madeira devem atuar com uma política de rigidez com a procedência do material, não colaborando com esse sistema de criminalidade e desrespeito ao meio ambiente. Outra técnica que vem sendo difundida no país, e nos classificando como referência no assunto, é da silvicultura. A diferença é que nesta há o planejamento de povoamentos arbóreos em grande escala com o objetivo de satisfazer as demandas do mercado, o que inclui espécies geneticamente modificadas. A palavra provém do latim, e significa floresta (silva) e cultivo (cultura). Dentro da modalidade, há duas subdivisões, a silvicultura clássica e a moderna. A clássica é baseada no incentivo do crescimento natural das florestas, a partir de técnicas de manejo e indo de acordo com a estabilidade do ecossistema. Já a moderna trabalha com cultivos elaborados para serem preservados artificialmente. Para o sucesso de um povoamento florestal de silvicultura, é muito importante realizar diversos estudos aprofundados sobre clima, região, espécies, material genético, produção de mudas, controle de pragas, entre outros (BARROS, s.d.).

Figura 15 Madeira certificada com a marca FSC. Fonte: página oficial da FSC.

Figura 16 Silvicultura de eucalipto. Fonte: Embrapa, 2019.

Figura 17 Madeira certificada de Plano de Manejo Florestal Sustentável, na Fazenda São Nicolau, Mato Grosso. Fonte: Acervo Onf Brasil, 2021.

Fotos em sequência dos cortes tangencial e radial, seguida de uma ampliação em 10x.

Espécies - madeira macia

Nome Científico: Pinus elliottii Nomes populares: Pinheiro; pinus Nomes estrangeiros: Southern pine; slash pine

Ocorrência no Brasil: Amapá; Minas Gerais; Espírito Santo; Pará, São Paulo; Rio Grande do Sul. Ocorrência em outros países: Estados Unidos. Obs.: essa espécie foi introduzida no Brasil.

Características: Madeira em cor de amarelo claro, com cheiro e gosto resinosos, textura fina e brilho moderado. Trabalhabilidade: Por meio de soluções preservantes, é fácil de trabalhar, lixar e aplainar; e secagem também se mostra fácil. Durabilidade: É uma madeira de baixa resistência e suscetível ao ataque de insetos e fungos.

Densidade aparente: 480kg/m³

Principais usos: Mais utilizado na construção leve interna, em esquadrias, mobiliário, painéis, no uso temporário em fôrmas de concreto, chapas de compensado etc.

Fontes: IPT (2021); REMADE (2021); Herzog et al (2004). Nome Científico: Araucária augustifolia Nomes populares: Pinheiro-do-paraná; pinho; cori-cori, araucária Nomes estrangeiros: Pin parana (França); parana pine (Chile, Grã-Bretanha)

Ocorrência no Brasil: Mata Atlântica; Minas Gerais; São Paulo; Paraná; Rio Grande do Sul. Obs.: espécie menos explorada devido ao risco de extinção.

Características: Cor uniforme e amarelada, com algumas ocorrências de manchas largas róseo-avermelhadas. Cheiro e gosto moderados, resinosos. Textura fina e superfície lisa. As árvores podem atingir 50m de altura e pouco mais de 2m de diâmetro. Trabalhabilidade: Fácil de trabalhar, de ser cortada, lixada e colada. A secagem demanda um pouco mais de cuidado para que a madeira permaneça com sua qualidade. Durabilidade: Apresenta baixa resistência ao apodrecimento, ataque de cupins e insetos. Mas pode ter alta durabilidade se submetida à impregnação sob pressão de preservantes.

Densidade aparente: 550kg/m³

Principais usos: Construção leve e interna, sendo fôrmas de concreto, caibros, vigas e ripas. Chapas de compensado, embalagens, etc.

Espécies - madeira dura

Nome Científico: Dinizia excelsa Ducke; Leguminosae Nomes populares: Angelim; angelim-pedra; faveira-carvão Nomes estrangeiros: Faveira-preta; kuraru; parakwa

Ocorrência no Brasil: Amazônia; Acre; Amapá; Pará; Rondônia. Ocorrência em outros países: Guiana, Guiana Francesa, Suriname.

Características: Cor castanho-avermelhado, cheiro desagradável e gosto imperceptível. São árvores de alta densidade e dura ao corte, e chegam até 60m com 2m de diâmetro. Tem textura média à grossa. É pesada e de alta resistência mecânica. Trabalhabilidade: É mais difícil de trabalhar, mas recebe bem os acabamentos. Sua secagem é rápida, porém em programas mais severos. Durabilidade: É altamente durável, com uma vida média de cerca de 8 anos. O cerne também apresenta alta resistência ao ataque de xilófagos.

Densidade aparente: 1090kg/m³

Principais usos: Construção civil pesada externa, em projetos de grande porte como pontes e obras portuárias. Em ambientes internos, em vigas, caibros e assoalhos. Nome Científico: Tabebuia Nomes populares: Pau-d’arco; ipê; piúna Nomes estrangeiros: Faveira-preta; kuraru; parakwa

Ocorrência no Brasil: Amazônia; Mata Atlântica; Bahia; Minas Gerais; São Paulo; Rio Grande do Sul. Ocorrência em outros países: Argentina; Bolívia; Colômbia; Guiana; Paraguai; Peru.

Características: Cerne possui cor castanha com reflexos amarelados, enquanto o alburno é mais amarelo claro. Cheiro e gosto são imperceptíveis. Isolada, a árvore chega em cerca de 10m de altura. Em florestas, pode chegar até 30m de altura e 1m de diâmetro. Trabalhabilidade: É difícil de trabalhar, visto a sua dureza e densidade. Apresenta uma secagem moderadamente rápida ao ar, e pode apresentar problemas durante a secagem em estufa. Durabilidade: Possui uma ótima durabilidade, com vida média de 8 a 9 anos, e é muito resistente à fungos e insetos.

Densidade aparente: 1010kg/m³

Principais usos: Pode ser usada em construção pesada externa e interna, como em pontes, vigas e caibros. Mobiliário produzido de alta qualidade, assoalhos, tacos e degraus de escadas.