AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA DE MÉTODOS NÃO DESTRUTIVOS INDUSTRIAIS PARA A CARACTERIZAÇÃO VISUAL E ELÁSTICA DA MADEIRA DE PINUS SP.

  • Lorenzo Lube Santos FAESA

Resumo

Introdução

A madeira é um dos materiais mais utilizados e estudados pela sociedade. Dentre centenas de produtos dos quais ela se faz matéria prima, podem ser citados desde pequenos artefatos até mesmo grandes estruturas de casas, prédios e pontes. Apesar de ser oriunda de fontes renováveis, o aumento do seu consumo nas últimas décadas provocou mudanças radicais no uso deste material, uma vez que existe um grande impacto ambiental gerado pela sua exploração e consequente necessidade de longos prazos para recuperação de florestas nativas. Por este motivo, a utilização de madeiras exóticas provenientes de reflorestamento, tais como a espécie pinus sp., vem sendo revista pelo mercado de forma mais intensa e valorosa. Sua produção em larga escala, atrelada a heterogeneidade do material, requer métodos de classificação eficientes, afim de promover a sua aplicação de forma segura e eficiente. 


Com os avanços tecnológicos e a evolução dos métodos de ensaio não destrutivos, foram desenvolvidos scanners industriais específicos, que permitem aferir determinadas características de forma rápida e não invasiva, afim de gerar dados importantes para a classificação substituindo os métodos convencionais visual e mecânico. O princípio de funcionamento é a partir de emissão de raios-X, que realiza uma varredura de imperfeições na madeira, possibilitando mensurar o tamanho, a quantidade e o posicionamento dos defeitos (BACHER, 2008). Além disso, é possível obter as propriedades elásticas da madeira a partir da aplicação do método de vibrações longitudinais, que é amplamente difundido na literatura e comprovadamente eficiente na classificação elástica (BODIG e JAYNE, 1993).


Objetivando a confiabilidade oferecida pelos métodos não destrutivos industriais, este trabalho tem finalidade aferir os resultados gerados pelo scanner Golden Eye 706 e correlacionar o módulo de elasticidade obtido por métodos normativos convencionais.


 
Materiais e métodos

Foram selecionadas 900 tábuas de pinus sp. com as dimensões 38x89x3960mm. Todas as peças passaram pela classificação na indústria, realizada com auxílio do scanner industrial Golden Eye 706. Com o auxílio do scanner, foram obtidas imagens de raios-x, possibilitando mensurar e quantificar os piores defeitos, além da constante elástica vibracional obtida pelo método de vibrações longitudinais.


Após a classificação industrial as peças passaram por classificação visual, mecânica e vibracional realizadas em laboratório. A classificação visual foi realizada de acordo com o SPIB (2014), classificando os defeitos em ordem de grandeza como SS, S1, S2 e S3. A caracterização elástica dinâmica foi realizada com auxílio do software livre FFT Analyser, disponibilizado pela Fakopp Enterprise Bt, seguindo os procedimentos preconizados pela ASTM E1876 (2007). Já o ensaio de flexão estática foi realizado seguindo as recomendações da ISO 13910 (2013), a partir do ensaio de flexão estática a quatro pontos. Para o ensaio de flexão, os piores defeitos foram concentrados no terço médio da peça fletida, obtendo então a constante elástica para o trecho de pior resistência mecânica.


Após a realização dos ensaios em laboratório, os resultados passaram por análise de regressão com auxílio do software estatístico “R”, afim de avaliar a eficiência do scanner e correlacionar as constantes elásticas estáticas com as dinâmicas.


 


Resultados e discussão

            É possível afirmar que o método de varredura por raios-x representa fielmente os defeitos da madeira, tais como presença de nós, inclinação da grã e presença de medula, possuindo eficiência e agilidade. Além disso, o método industrial é capaz de identificar defeitos que podem estar escondidos internamente nas seções analisadas. A classificação visual promovida em laboratório depende da experiência e sensibilidade do classificador, envolve um método complexo e demorado, de aplicação inviável para a produção em escala industrial.


            Quando analisada a dispersão das dimensões dos nós verificados pelo scanner em relação às classes visuais encontradas seguindo o SPIB (2014), é possível concluir que as classes visuais SS, S1 e S2 possuem nós com tamanhos médios semelhantes, induzindo que a classificação possa ser simplificada para as madeiras de pinus sp. brasileiras.


            Quanto à verificação do módulo de elasticidade dinâmico, o método industrial possui correlação de 99% com o ensaio vibracional realizado em laboratório, indicando que os métodos são iguais. Quanto à eficiência da comparação do método dinâmico com o estático preconizado pela ISO 13910 (2013), foram obtidas correlações superiores a 90%, sendo que houve majoração próxima a 10% dos valores dinâmicos, dentro do proposto por Bodig e Jayne (1993), o que evidencia a eficiência do Golden Eye 706 na classificação de madeiras.


 


Agradecimentos

            À indústria Berneck S.A. pela parceria no projeto. À CAPES pela concessão de uma bolsa de doutorado. Ao Laboratório de Madeiras e Estruturas de Madeira da Escola de Engenharia de São Carlos da USP, pelos recursos técnicos e disponibilidade de equipamentos. 


 


Referências

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM E1876: Standard test method for dynamic Young’s modulus, shear modulus and Poisson’s ratio by Impulse Excitation of Vibration. Philadelphia: 2007.


BACHER, M. Comparison of different machine strength grading principles. Conference COST E53, Delft, The Netherlands, 2008.


BODIG, J.; JAYNE, B. A. Mechanics of wood and wood composites. 2. Ed. Malabar: Krieger Publish Company, 1993. 712 p.


INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION - ISO 13910 – Structural timber – Characteristic values of strength – graded timber – Sampling, full-size testing and evaluation, 2013.


SOUTHERN PINE INSPECTION BUREAU - SPIB. Standard grading rules for Southern Pine Lumber. Pensacola, Fl: SPIB, 2014. 247 p.

Publicado
2018-11-13
Como Citar
SANTOS, Lorenzo Lube. AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA DE MÉTODOS NÃO DESTRUTIVOS INDUSTRIAIS PARA A CARACTERIZAÇÃO VISUAL E ELÁSTICA DA MADEIRA DE PINUS SP.. Anais da Jornada Científica e Cultural FAESA, [S.l.], p. 156 - 158, nov. 2018. Disponível em: <http://revista.faesa.br/revista/index.php/jornadaCientifica/article/view/416>. Acesso em: 24 abr. 2019.