Um dos principais inconvenientes da madeira como material de construção é a sua vulnerabilidade e consequente destruição por acção dos agentes biológicos. Independentemente disso, considera-se que é o material orgânico que atinge maior duração, uma vez que afastado de pragas, tem ao ar livre um comportamento único.



-Impregnabilidade
A facilidade de impregnação de produtos líquidos na madeira está relacionada com a natureza desses produtos e do método de tratamento utilizado.

Excepto nos métodos de difusão e distribuição de seiva, recomenda-se que o teor de água da madeira a tratar seja:

-Para produtos aquosos e oleosos: <25%

-Para produtos em solvente orgânico:<20%



Facilmente impregnáveis: borne de pinho

Moderadamente impregnáveis: cerne de eucalipto

Dificilmente impregnáveis: cerne de ulmo

Não impregnáveis: cerne do castanho


-Classificação dos defeitos

•Defeito fisico: Deformidade na estrutura. Ex: nós, bolsa de resina;

•Anomalia: Irregularidade estrutural. Ex: anel desigual, fio torcido;

•Alteração: Modificação mais ou menos complexa do lenho. Ex: mancha, podridão.

•Deformação: Desvio morfológico do fuste. Ex: Fuste torto ou espiralado.

•Defeito de exploração: Resultado da imperfeita condução das operações de abate. Ex: Fenda ou fissura de abate.

•Defeitos de secagem e laboração: Resultado da má realização das operações conversão e secagem. Ex: Fendas de secagem, assado de estufa.


-Defeitos causados por agentes físicos

•Fuste torto: Fuste acentuadamente encurvado;

•Fuste escasso: Quando o coeficiente de forma da árvore é inferior ao da espécie a que pertence;

•Fuste flexuoso: Diversas curvaturas ao longo do seu desenvolvimento.

•Fuste espiralado: O eixo acompanha aproximadamente o desenvolvimento de uma hélice.

•Fuste cordado: Apresenta saliências longitudinais e as camadas de crescimento de contorno nitidamente ondulado.

•Fuste com medula excêntrica: Aparência desigual na periferia do tronco.Nós: Resultam da ramificação das árvores. São os defeitos mais graves.


-Consequências da presença de nós

•Ordem física: Ex: empenos;

•Ordem mecânica: Ex: Diminuição da resistência;

•Ordem estética

•Ordem tecnológica: Ex: Dificuldades durante as operações de conversão e trabalho.


-Tratamentos preventivos

•Plantar em terreno plano com espaços regulares entre os individuos;

•Tratamento florestal para contrariar a formação de defeitos físicos;

•Desramação artificial precoce e progressiva;

•Deve existir o tratamento da mata para prevenir o aparecimento de bolsas de resina;

•Utilização de auxiliares orgânicos para limpar os parasitas como a aplicação de colónias de predadores;

•O corte deve ser feito no inverno e a madeira deve ser colocada fora de zonas com parasitas;

•Particularmente no caso do Pinho, é conveniente que o corte seja feito numa idade avançada da árvore, assim apresentará melhores características mecânicas e de durabilidade;

•A secagem deverá ser natural e não deverá ser rápida;


-Cuidados na construção

•Simples e eficientes ventilações através de caixas de ar em soalhos, evitando o apodrecimento;

•Drenagem da água das chuvas;

•Execução cuidada de redes de água e esgotos para prevenir fugas;Camada de ar que se deixa entre s guarnecimentos das portas e as paredes contra as quais se apoiam por intermédio de pequenos tacos embebidos naquelas, pode prolongar a vida de serviço destes elementos.


-Aplicação de produtos químicos que preservam a madeira, devem ser:

•Tóxicos para fungos e insectos;

•Permanecer na madeira;

•Capacidade de penetrar em profundidade;

•Não corrosivo para metais;

•Seguro para a saúde humana
 
 
Fonte: http://pt.shvoong.com/exact-sciences/earth-sciences/1955564-defeitos-tratamentos-da-madeira/

O ângulo de molhabilidade (também conhecido como ângulo de contacto) entre uma gota de um líquido com uma tensão superficial conhecida e uma superfície sólida (figura 1) depende da relação entre as forças adesivas, que fariam a gota espalhar-se sobre a superfície e as forças coesivas do líquido que contraem a gota formando uma esfera com uma superfície mínima.

Figura 1: Ângulo de contacto e molhabilidade

Se a gota repousar sobre uma superfície homogénea perfeitamente nivelada, forma-se um ângulo de contacto de equilíbrio entre o líquido e a superfície sólida em qualquer ponto da linha de três fazes, onde se encontram o sólido, o líquido e a fase de vapor.
Quando a gota se expande, em regra, temos um ângulo de contacto um pouco maior (ângulo de contacto avançando) do que quando a gota fica menor (ângulo de contacto mais pequeno).
A histerese do ângulo de contacto como a diferença entre o ângulo de contacto avançando e pequeno é interpretada como uma sequência de heterogeneidades geométricas e de energias superficiais do sólido.
O ângulo de molhabilidade do líquido sobre o sólido ajusta-se por si mesmo de modo a que soma das forças é igual a zero.
A figura 2 mostra o comportamento de uma gota sobre uma superfície que apresenta em (a) um molhamento, em (b) molhamento parcial e em (c) molhagem total. Para líquidos molhantes, as forças coercivas (forças líquido-líquido) são maiores que as forças adesivas (forças sólido-líquido).

Figura 2- O fenómeno da molhabilidade

Em líquidos não molhantes, o oposto ocorre. E é evidente que, se as forças de campo (gravitacionais, por exemplo) que agem no sistema são pequenas, o formato das gotas aproximam-se de um formato de uma esfera, com contacto com a superfície em apenas um ponto, ou seja, com um ângulo de contacto que se aproxima de 180º.

A madeira encontra-se disponível, na Natureza, em grandes quantidades, mas geralmente com um conteúdo de humidade muito elevado.
Para ser utilizada na construção, aquele conteúdo deve ser substancialmente reduzido, para a grande maioria das aplicações.
Na verdade, para algumas aplicações, o conteúdo de humidade é pouco importante, como é o caso da utilização para construções hidráulicas, para aplicações em vedações rústicas, etc.
A redução de humidade para parâmetros de segurança adequados assume enorme importância, como adiante se verá.


Para melhor entendermos esta questão, são necessários alguns conceitos básicos, a saber:


Humidade na madeira
Toda e qualquer árvore, e por isso, a sua madeira, contém uma certa quantidade de água, dependendo da sua espécie, estrutura, localização e outros factores.
Define-se “humidade da madeira” como o rácio entre o peso de água nela contido, e o peso dessa madeira absolutamente seca, isto é, sem água alguma.
Este rácio é máximo enquanto a árvore está viva, e mínimo quando deixamos que a água se evapore até ao nível mínimo, de longo prazo.
Em algumas espécies a retenção de água é absolutamente espantosa. O abeto recém abatido pode conter até 150% de humidade e o choupo pode conter até 200%. A balsa pode atingir os 600% de conteúdo de água, em verde.
Humidade inicial e humidade final
Distinguem-se dois tipos de humidade: a inicial e a final.
Chama-se humidade inicial àquela que encontramos numa madeira antes de iniciar um processo de secagem (exprime-se em %).
Chama-se humidade final à humidade resultante de um processo de secagem, e deve ser, em princípio, a humidade de equilíbrio de longo prazo, que a seguir se define.
Humidade de equilíbrio de longo prazo, ou equilíbrio higroscópico
Sabendo nós que a madeira, quando abatida, tem um determinado conteúdo de água, e sendo a madeira constituída por células porosas, a evaporação acontecerá até que seja atingido um equilíbrio entre a atmosfera envolvente e a madeira em causa.
Este processo pode levar anos, e dependerá sobretudo da espessura a que estiver cortada a madeira, e o grau de interacção desta com a atmosfera envolvente.
Toda e qualquer madeira, após cortada, tenderá a reduzir, por evaporação, o seu conteúdo de água até uma determinada percentagem, abaixo da qual não desce, nem que haja alteração no clima ambiente.
A esse teor de humidade chamamos Humidade de Equilíbrio no Longo Prazo, ou Equilíbrio Higroscópico, e nunca será 0% porque a humidade atmosférica também nunca é de 0%.
Este valor de equilíbrio varia de clima para clima, em função dos valores médios de humidade atmosférica, ao longo do ano.

Humidade livre
A madeira não é mais que uma aglutinação de vários tipos de células vegetais, que se entrecruzam de forma particular em cada espécie.
A humidade que se encontra na madeira, entre as várias células, é designada por Humidade Livre. A proporção de humidade livre que não é retida pelas células é muito elevada. A maior parte da água acima de 25-30% é humidade livre e pode ser retirada de forma relativamente fácil.
Esta perda de humidade não provoca grandes alterações dimensionais na madeira, pois não altera a estrutura.

Humidade intrínseca
É a humidade que se encontra no interior das células e nas suas paredes. É a humidade que encontramos do nível 25-30% até ao nível 0%.
Esta humidade é difícil de extrair, e é tanto mais difícil quanto menor é a percentagem de humidade residual.

Saturação das fibras
É o ponto em que a humidade livre cede lugar à humidade intrínseca.
Dependendo da espécie da madeira, situa-se em média em torno dos 26% de humidade.
Este conceito é de grande importância pois, como vimos atrás, a humidade livre refere-se à água que se encontra fora das células. A perda desta humidade não afecta a estrutura da madeira, pois é-lhe exterior.
Mas quando a humidade ultrapassa na descida a saturação das fibras, a madeira reduz-se em tamanho e, se esta redução for de forma descontrolada, podem acontecer descompensações entre as várias fibras, e originar-se empenos e rachas.
Quando nos propomos utilizar qualquer madeira para a construção ou para o fabrico de mobiliário, se queremos que o trabalho resultante apresente uma boa estabilidade dimensional, teremos que forçosamente utilizar madeira que se encontre com um teor de humidade próximo do equilíbrio de longo prazo.

O Paradigma do Carvalho Americano
Chamamos a especial atenção para a última frase: não se disse que a madeira deve estar o mais seca possível. Disse-se, isso sim, que deve estar próxima do equilíbrio de longo prazo.
Isto leva-nos ao velho paradigma do Carvalho Americano.
Esta “pobre” madeira goza de péssima reputação junto de muitos construtores e carpinteiros, que se queixam da sua propensão para aumentar muito de volume, sobretudo se usada em soalhos, mesmo em obras onde não existe humidade anormalmente alta nas betonilhas e paredes.
A razão para tão surpreendente fenómeno é, afinal, bem simples: o Carvalho Americano é importado dos Estados Unidos com a secagem adequada às casas americanas, dotadas de aquecimento central e ventilação forçada, e consequentemente com uma humidade de equilíbrio entre 6% e 8%.
No nosso país, a humidade média de equilíbrio situa-se entre os 12% e os 14%. Ora, sabendo que todas as madeiras num dado clima, tenderão para a humidade de equilíbrio no longo prazo, também o Carvalho seguirá a mesma tendência, absorvendo humidade atmosférica e estabilizando dentro dos parâmetros do nosso clima.
Pelo caminho, ao absorver humidade (e porque estes valores estão abaixo do ponto de saturação das fibras), terá forçosamente que aumentar de volume, até chegar ao equilíbrio com o meio ambiente.

Qual a solução para este problema?
Muito simples: corrigir previamente a humidade da madeira para os nossos parâmetros de longo prazo, e só depois trabalhá-la e assentá-la em obra.
Toda esta explanação de conceitos tem um fim: o de mostrar que a madeira, seja para que utilização for, deve ser trabalhada de forma a que o seu conteúdo de humidade lhe proporcione um equilíbrio higroscópico, e a correspondente estabilidade dimensional.
Para isso, a generalidade das madeiras tem que ser sujeita a um processo de secagem, que pode acontecer de duas maneiras:Processo Natural: processo lento, pois pode levar vários anos. Além disto é dispendioso, pois implica uma imobilização de capital durante todo o tempo de secagem.
Processo Artificial: simulação computorizada de climas adequados a uma secagem rápida, controlando a secagem minuto a minuto, assegurando um excelente resultado em termos de qualidade da madeira, e encurtando para 2 a 4 semanas o processo de secagem natural atrás descrito.

A composição química da madeira varia muito pouco e qualquer que seja a
espécie, no estado anidro, a sua composição média é a seguinte:


Carbono ............................................... 49%
Hidrogénio ........................................... 6%
Oxigénio ............................................. 44%
Azoto ................................................... 1%
Cinzas (matéria mineral) ..................... 1%


Segundo a sua natureza, a madeira é constituída por cerca de 60% de celulose que
é constituída por hidratos de carbono (carbono, oxigénio e hidrogénio) e que constitui a
maior parte das paredes das células), por cerca de 28% de lenhina (substância dura e
corada, impermeável, pouco elástica de resistência mecânica apreciável e insensível à
humidade e temperaturas habituais, sendo os outros constituintes óleos, resinas,
açucares, amidos, taninos, substâncias nitrogenadas, sais inorgânicos e ácidos orgânicos.

As propriedades mecânicas da madeira apresentam uma grande variabilidade em virtude, sobretudo, da sua estrutura não homogénea, da presença de defeitos, do grau de humidade e das condições de ensaio. Existem dois modos de avaliar a resistência mecânica da madeira:

O primeiro, usado até cerca de 1975, consiste em avaliar a resistência mecânica a partir de provetes pequenos (20 x 20 mm de secção transversal) e sem defeitos.
Com esta abordagem, considerando provetes pequenos e sem defeitos, a madeira apresenta:

· O diagrama tensões/extensões para esforços de tracção no sentido das fibras é praticamente rectilíneo e a resistência à tracção pode ser da ordem do dobro da resistência à compressão segundo o mesmo sentido.
· Embora neste tipo de ensaios a madeira apresente elevada resistência à tracção no sentido das fibras, já na direcção transversal a resistência é muito pequena, sendo de evitar, na construção, que fique sujeita a este género de esforços.
· Relativamente à compressão axial, isto é, no sentido das fibras, a rotura produz-se quer por esmagamento segundo um plano radial do provete quer por escorregamento segundo um plano, em geral a 45o.
· Quanto à compressão perpendicular às fibras - (transversal) as deformações elásticas são muito pequenas, dando-se grandes deformações por esmagamento da madeira.

Na prática os valores têm que ser reduzidos com factores de correcção devido aos defeitos como os nós, descaio, fendas, empeno e outras imperfeições.

A abordagem alternativa, isto é, o segundo modo, mais recente, consiste em classificar previamente a madeira medindo a resistência em peças de dimensão estrutural (com defeitos), eliminando assim a necessidade de utilização de factores de correcção devido a nós e outros defeitos. A desvantagem deste método é que os ensaios exigem não só maior quantidade de madeira como também equipamento de ensaio muito mais sofisticado.
A classificação de madeiras para estruturas destina-se a limitar a gama de variação das propriedades mecânicas apresentadas para uma determinada madeira, proporcionando lotes de material com comportamento mecânico mais previsível. Esta operação baseia-se em normas de classificação visual, isto é, avaliação a olho nu dos defeitos da madeira em provetes de dimensão estrutural (de acordo com EN 518: 1995), ou em normas de classificação mecânica (de acordo com EN 519, 1995), isto é, também em provetes de dimensão estrutural em que se determina a rigidez por medição da flecha num ensaio de flexão, fazendo-se então uma estimativa da resistência.
A resistência da madeira a empregar poderá ser especificada para os diferentes elementos estruturais por uma das seguintes vias:
· Escolha de uma determinada espécie de madeira e especificação da Classe de Qualidade pretendida (pressupondo-se o conhecimento das respectivas propriedades mecânicas);

Classe de Qualidade - madeira de uma dada espécie ou de determinado grupo de espécies consideradas equivalentes em termos de comportamento mecânico, classificada numa dada qualidade segundo regras de limitação de defeitos (por exemplo os nós ou o fio inclinado) ou segundo a avaliação de uma propriedade mecânica (por exemplo o módulo de elasticidade). A norma de classificação deve obedecer ao disposto na EN 518 (classificação visual) ou na EN 519 (classificação mecânica) (LNEC M1,1997).

Relativamente à madeira de Pinheiro bravo produzida em Portugal podem especificar-se duas classes de qualidade: Classe EE (Especial para Estruturas) e Classe E (Estruturas), de acordo com a Norma Portuguesa NP 4305, cujas características mecânicas são apresentadas na Ficha LNEC M2: "Pinho bravo para estruturas". Quanto a outras madeiras geralmente utilizadas em estruturas, o EN 1912 apresenta em anexo uma listagem das normas de classificação visual de madeira aceites e respectivas Classes de Qualidade e no Quadro seguinte apresentam-se classes de Qualidade (e de resistência) para algumas madeiras correntemente utilizadas em estruturas.

Quadro - Classe de Qualidade / Classe de Resistência em madeiras utilizadas em estruturas

· Definição da Resistência Mecânica pretendida, especificando a Classe de Resistência correspondente.
A especificação por Classe de Resistência permite a selecção das propriedades mecânicas do material a utilizar sem que para isso seja necessário ter conhecimento das madeiras disponíveis no mercado.

Classe de Resistência - conjunto de classes de qualidade, decorrentes de sistemas de classificação (visual ou mecânica) de madeiras para estruturas, representados para fins de dimensionamento pelas mesmas propriedades físicas e mecânicas.

O sistema de Classes de Resistência estabelecido na EN 338 compreende 9 classes para as Resinosas e 6 para as Folhosas. A separação das madeiras nestes dois grupos reside no facto de as Folhosas, comparativamente às Resinosas, poderem apresentar valores superiores de massa volúmica sem que tal facto corresponda sempre a valores superiores de resistência ou de elasticidade.

A especificação por esta via pressupõe igualmente que a madeira a empregar tenha sido classificada segundo uma norma ou especificação de classificação visual ou mecânica de madeiras para estruturas, adequada à espécie lenhosa escolhida.
Para o efeito deverá consultar-se o EN 1912, que indica, para as espécies de madeira correntemente utilizadas em estruturas, as respectivas Classes de Qualidade que correspondem a uma determinada Classe de Resistência. No quadro 5 foram apresentados exemplos concretos da correspondência entre Classes de Qualidade e Classes de Resistência.

Esta abordagem (classes resistência/classes de qualidade) em que os provetes de dimensão estrutural, incluem os defeitos, o valor da resistência à compressão é frequentemente semelhante ao valor da resistência à tracção podendo mesmo ser mais elevado, comportamento muito diferente do observado para provetes pequenos e sem defeitos onde a resistência à tracção pode ser de 2 a 4 vezes superior à resistência à compressão.

Com esta abordagem, pretende-se fundamentalmente uma melhor compreensão e entendimento dos mecanismos e comportamentos da madeira.
A qualidade da operação tecnológica não depende apenas da técnica de transformação adoptada, mas em grande parte da natureza e estrutura do material em causa. A madeira não é um material homogéneo.
Pelo contrário, é extremamente heterogéneo, variando não apenas com a espécie, mas também com o meio em que a árvore se desenvolve.
Assim os materiais como a madeira, nas suas diferentes formas, apresentam irregularidades e descontinuidades no desenho dos veios, podendo causar pequenas variações em termos de acabamento, nomeadamente na cor do produto acabado. Essas variações, são inerentes e constituintes da beleza natural da madeira devendo ser aceites dentro das tolerâncias habituais.


Humidade
A água, que nas árvores é condição de sobrevivência do vegetal, existe na madeira em três estados: água de constituição, água de absorção e água livre.
· A água de constituição encontra-se em combinação química com os principais constituintes do material lenhoso. Não é eliminada na secagem. Quanto à madeira que só contém água de constituição, diz-se anidra (seca em estufa).

· A água de absorção nas paredes células lenhosas: provoca uma considerável expansão das mesmas levando a uma alteração notável de volume da peça de madeira com a variação da água de absorção. Todo o comportamento físico-mecânico do material fica alterado com a presença ou a variação desta.
Por exemplo para a resistência à compressão, pode-se verificar uma variação de 4 a 5% e para a resistência à flexão, uma variação de 2% a 4% quando a humidade varia cerca de 1% (água de absorção).
Quando as paredes das células estão completamente saturadas, mas a água ainda não derramou para os espaços vazios das células (sem água livre), diz-se que a madeira atingiu o ponto de saturação das fibras (PSF) (Figura (c)). Para a maioria das espécies o PSF situa-se entre os 25 e 30%.


No abate, as madeiras têm um teor de humidade da ordem de 52% para as folhosas e 57% para as resinosas. No entanto, em alguns casos pode conter mais de 100% nas madeiras muito leves e atingir os 200% ou mais, em madeiras imersas.
Fazendo-se a secagem, enquanto o valor da humidade se mantém acima do PSF verifica-se apenas a redução do peso da madeira, não havendo praticamente quaisquer alterações nas suas dimensões. Pelo contrário, quando o teor de água desce abaixo do PSF as paredes perdem água, pelo que se contraem, ou seja, começam a diminuir de espessura, iniciando-se assim o fenómeno da retracção (Figura anterior (d)). Esta fase de secagem pode demorar de algumas semanas a muitos meses, dependendo da espécie, da espessura das peças, do teor de água pretendido e do processo de secagem seguido:
A secagem consiste em uma etapa de desidratação da madeira, até que sua taxa de humidade se equilibre com a higrometria ambiente.

Secagem
Existem dois tipos básicos de secagem, aqui distinguidos quanto à origem e efeitos:

· Natural - permite secar a madeira sobrepondo as peças umas sobre as outras de modo a permitir um arejamento uniforme. Este processo é demorado, exige grandes espaços e imobiliza grandes quantidades de madeira. A secagem natural permite secar a madeira até uma humidade 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. Na secagem artificial podem ser utilizadas diversas técnicas destinadas a acelerar o processo de secagem ou a conferir características específicas ao produto. Entre essas técnicas conta-se a utilização de vapor a alta pressão, a utilização de permutadores de calor, a retirada de seiva por imersão em água e o uso de vapor de creosote (líquido extraído de alcatrão de madeira por destilação) e de outros produtos para impregnar a madeira.

Considera-se a madeira "comercialmente seca" logo que o seu teor de água atinjaos 20%.
Pelo processo de secagem ao ar o teor de água pode descer até cerca de 18 a 14%, dependendo das condições ambientais. Para utilizações que requerem teores de água baixos, por exemplo (8 a 12%), é geralmente necessário proceder a uma secagem artificial. Do ponto de vista da sua utilização, conforme o seu teor de humidade, as madeiras podem ser classificadas como:

· Madeira verde: acima do PSF, mais de 30% em geral ( PSF entre 25 e 30%).
· Madeira comercialmente seca: quando h ≤ 20%.
· Madeira seca ao ar: 14% ≤ h 20%
Determinação da Humidade
A humidade ou teor em água de um provete de madeira pode ser determinado segundo a norma portuguesa NP614 - "MADEIRA. Determinação do teor em água" e define-se como:
· Cociente, expresso em percentagem, da massa da água que se evapora do provete por secagem em estufa, a 103ºC±2ºC até massa constante, pela massa do provete depois de seco.

· Sendo:
Ø m1 - a massa do provete húmido, expressa em gramas,
Ø m2 - a massa do provete seco, expressa em gramas, o teor em água, expresso em percentagem, é:
A determinação do teor de água por secagem em estufa é o método usado para verificações laboratoriais ou sempre que se exigir uma avaliação rigorosa.

Retracção A retracção é a propriedade da madeira que consiste na alteração das dimensões quando o seu teor de água se modifica. Esta instabilidade constitui um dos mais graves defeitos da madeira. Diz-se que a madeira oscila, inchando ao absorver humidade, contraindo-se se ao perdê-la.
A madeira, predominantemente anisotrópica e heterogénea, não apresenta os mesmos valores de retracção segundo as três direcções principais, axial ou longitudinal, tangencial e radial – Figura seguinte. A retracção axial é praticamente nula sendo a tangencial aproximadamente o dobro da radial e a volumétrica claramente igual à soma das retracções lineares segundo a direcção axial, radial e tangencial.

Quando uma madeira passa do estado de saturação das fibras (PSF ≡30%) ao estado anidro (H=0%) diminui de volume. Essa diminuição de volume dividida pelo volume no estado anidro designa-se por retracção volumétrica total e é expressa em percentagem.
O Coeficiente unitário de retracção volumétrica é a retracção volumétrica total por variação de 1% do teor de humidade.


Do mesmo modo define-se Coeficiente unitário de retracção numa dada direcção como sendo a variação de dimensão da peça de madeira nessa direcção, que ocorre por cada 1% de variação do teor de água no intervalo entre 0% e o PSF.
Sendo a retracção tangencial pelo menos duas vezes maior que a radial, as deformações nas peças são mais ou menos importantes conforme o corte efectuado - Figura seguinte.
Para atenuar os inconvenientes da retracção,
· Deve aplicar-se madeiras de retracção reduzida;
· O corte efectuado nas peças deve ser radial;
· Em grandes superfícies, convém realizar uma estrutura cujo interior é preenchido com contraplacados ou por painéis com a maior dimensão paralela às fibras;
· Deve impermeabilizar-se as superfícies com vernizes e pinturas.
· A madeira deve ser empregue com o grau de humidade correspondente ao meio onde vai ser utilizada; isto é, o seu teor de água, quando aplicada, deve ser tanto quanto possível próximo do correspondente à situação de equilíbrio (teor de água de equilíbrio) média para o local.

Massa volúmica
A massa volúmica, a H% de teor em água de um provete de madeira, é o quociente da massa do provete pelo seu volume, ambos os valores determinados com o provete a H% do teor em água. A massa do provete é determinada por pesagem e o volume por medição das arestas, utilizando-se em geral provetes de forma cúbica de 20mm de aresta, da madeira sã e isenta de nós (NP 616, 1973).
A massa volúmica da madeira varia desde 100 a 1500 kg/m3 (para um teor de água de 12%).

Dilatação térmica
A madeira, como a maior parte dos corpos sólidos, pode dilatar-se sob os efeitos do calor, mas a variação das dimensões são pequenas e desprezáveis na prática, em relação às variações inversas devidas à retracção. Tomando como condições iniciais a temperatura de 0º e a humidade de 0%, os coeficientes de dilatação são:

· α = 0,05 × 10-4 na direcção axial ou longitudinal
· α = 0,50 × 10-4 nas direcções radial ou tangencial
· α = 1 × 10-4 coeficiente de dilatação volumétrico.

Condutibilidade eléctrica
Esta propriedade depende sobretudo do grau de humidade. A resistividade diminui com o aumento da humidade H, como se pode observar no Quadro apresentado a seguir.


É de notar que para um determinado grau de humidade, a resistividade depende da espécie, da direcção e da massa volúmica. A resistividade na direcção transversal é de 2 a 4 vezes maior do que na direcção axial e um pouco superior à resistividade na direcção radial.

Condutibilidade térmica
A madeira é um excelente isolante térmico. Uma parede dupla de tijolos de 22 cm com 4 cm de caixa-de-ar, tem um coeficiente de transmissão k=0,97; duas paredes de 3 cm cada em madeira, com 4 cm de caixa-de-ar, têm um coeficiente k=0,98.
O grau de isolamento térmico que este material proporciona justifica que nos países frios as casas sejam de madeira ou revestidas a madeira.

Inflamabilidade
A madeira arde espontaneamente a cerca de 275º, desde que haja oxigénio suficiente para se realizar a combustão. A combustão inicial é apenas superficial, formando-se uma camada meia calcinada que, se a temperatura se mantiver em 275º, quando atinge 1 cm de espessura protege o resto da madeira. Desde que o elemento tenha mais de 2,5 cm de espessura conservará uma certa solidez.
Por outro lado, num incêndio normal, a velocidade de combustão da madeira é de 1 cm por quarto de hora: um barrote poderá resistir cerca de 1 hora.
Se a temperatura aumenta, a madeira continua a arder e pode mesmo alimentar o incêndio; no entanto, consome-se lentamente, e conserva durante um certo tempo as suas características mecânicas, mesmo a 1000º-1100º, enquanto o aço começa a perder a sua resistência e a deformar-se a partir de 200º-300ºC. Em todas as obras importantes em madeira, onde possa um incêndio faça parte dos receios, as peças com menos de 2,5 cm de espessura não devem ser utilizadas. A menos que recebam tratamento anti-fogo.

A madeira é um material orgânico, e os seus constituintes químicos estão directamente relacionados com as suas propriedades. A madeira é um biopolímero tridimensional, composto, principalmente, de celulose, hemiceluloses e lignina, responsáveis pela formação da parede celular e pela maioria das suas propriedades. Os extractivos, também com uma importância reconhecida em diversas situações, actuam como componentes complementares e apresentam grande variabilidade na sua quantidade e constituição. O conhecimento da natureza química da madeira possibilita o sentido de seu comportamento como matéria-prima para diversos usos.
A madeira caracteriza-se como um material constituído fundamentalmente por compostos de elevado grau de polimerização e peso molecular (celulose, hemiceluloses e lignina), os quais são considerados como os verdadeiros responsáveis pela morfologia e estrutura da madeira. Os compostos de baixo peso molecular (extractivos e componentes minerais) representam apenas uma pequena parcela e, muitas vezes, são considerados como simples acessórios da madeira em termos estruturais.

A distribuição dos principais compostos da madeira pode ser observada na Figura seguinte.

Componentes estruturais
Os componentes fundamentais ou estruturais são aqueles que existem em toda e qualquer madeira e sem os quais ela perde sua identidade ou a sua estrutura. Na sua quase totalidade, estes constituintes são de natureza orgânica e não podem ser removidos pela acção de qualquer solvente, sem que haja a consequente destruição de sua estrutura. Os polissacarídeos insolúveis em água são os principais representantes dos compostos fundamentais da madeira, incluindo, principalmente, a celulose e as hemiceluloses.

Celulose
É o constituinte mais abundante nos vegetais, representando cerca de 40% da massa de madeira seca. Nos vegetais superiores aparece, principalmente, sob forma de fibras. A origem química da celulose é baseada na glicose, que corresponde a um monossacarídeo com seis átomos carbonos (hexose) na sua estrutura, onde ocorrem cinco grupos hidróxilicos alcoólicos e um grupo aldeídico (aldose). O grau de polimerização da celulose varia, principalmente, em função da matéria-prima, do método de isolamento etc. É comum considerar a sua variação entre 5.000 e 10.000.

Hemicelulose
As hemiceluloses representam cerca de 25% da composição de matéria seca da madeira. São compostas de cadeias mais curtas que as celuloses e a sua terminologia é complexa, sendo reagrupada em polissacarídeos. Juntamente com a celulose, formam a fracção da madeira denominada holocelulose.
Essa classe de moléculas diferencia-se da celulose, principalmente, porque elas são solúveis em soluções alcalinas diluídas, hidrolisam-se pela acção de ácidos diluídos a quente, produzindo outros monossacarídeos além da glicose, por possuírem baixo grau de polimerização e, consequentemente, pequeno peso molecular.
O termo polioses também tem sido empregue para referir as hemiceluloses, porque, na formação das suas cadeias, ocorrem diversos tipos de açúcares. O grau de polimerização médio dessas moléculas está compreendido entre 150 e 200, e seu peso molecular entre 15.000 e 25.000.
As hemiceluloses podem ser resultado da polimerização de vários tipos de açúcares, sendo os mais comuns: D-glicose, D-manose, D-galactose, D-xilose e L-arabinose.

Lenhina
De acordo com os métodos de extracção empregues, segundo alguns autores, a lenhina representa cerca de 25 a 30% do peso seco da madeira. A lignina encontra-se incrustada nas paredes celulares, estando, na grande maioria, localizadas nas paredes primárias. É um polímero tridimensional, cuja maior parte é formada pela copolimerização de dois álcoois fenilpropanóicos.
A lenhina possui a propriedade de se prender às fibras da celulose, bem como de ocupar os espaços intercelulares, tornando, assim, a parede rígida e impermeável. Representa um papel importante no desempenho das funções de apoio e condução dos vegetais.
Assim sendo, esta constitui um polímero natural que apresenta grandes dificuldades para o estudo e conhecimento de sua estrutura química. Actualmente, não existem dúvidas de que a lenhina é composta apenas por carbono, hidrogénio e oxigénio.
O peso molecular da lenhina é indeterminado, no entanto alguns autores consideram que existe apenas uma molécula de lenhina dentro da árvore, visto que ela é um polímero desordenado, tridimensional, que forma uma rede contínua na árvore.

Componentes não estruturais
Os componentes não estruturais são aqueles que não tomam parte essencial da formação da estrutura da madeira. São compostos com baixo grau de polimerização, ou mesmo não polimerizados. Estes incluem as substâncias solúveis em solventes orgânicos neutros (álcool, benzeno, tolueno, éter, etc.), solúveis em água, ou que possam ser arrastados pelo vapor de água. Estes componentes são os chamados extractivos da madeira.

Dada a diversidade das espécies que produzem madeira, este material apresenta grande diversidade de características mecânicas, de densidade, higroscopia, cor, rão, resistência ao apodrecimento e ao fogo, odor, e múltiplos factores diferenciadores. Tal diferenciação determina os usos da madeira, tornando difícil o estabelecimento de classificações genéricas.

Dureza
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 por 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 facto 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 o fabrico de cofragens e de moldes construtivos de vários tipos.

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 distinto.
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.
O borne saturado de resina é chamado resinoso. As estruturas construídas de pinho resinoso e de outras madeiras resinosas são muito resistentes ao apodrecimento e ao ataque pelas térmitas; contudo são muito inflamáveis. Esta última característica leva a que os restos de pinhos velhos de folhas longas sejam frequentemente cortados em pequenos toros e divididos em pequenas peças que são vendidas como acendalhas.
Visto que a madeira mais antiga de um anel de crescimento é geralmente mais escura do que a madeira mais recente, este facto pode ser utilizado na avaliação da densidade, e portanto a dureza e resistência mecânica do material. Este é particularmente o caso com madeiras de coníferas. Nas madeiras com anéis porosos, os vasos da madeira recente aparecem frequentemente com uma aparência mais escura do que a madeira mais antiga e densa, ainda que nas secções cruzadas do cerne o reverso seja geralmente verdade. Excepto nesse caso, a cor da madeira não é indicadora da sua resistência.
A descoloração anormal da madeira denota frequentemente uma condição de degradação das suas características. As manchas pretas no abeto ocidental são o resultado dos ataques de insectos; faixas vermelho-acastanhadas tão comuns na nogueira e em determinadas madeiras são maioritariamente o resultado de danos causados pelos pássaros. A descoloração é meramente uma indicação de danos, não afectando por si só as propriedades das madeiras. O apodrecimento causado por alguns fungos produz alterações características nas cores da madeira, coloração que assim se torna sintomática da degradação do material.
Manchas no borne, muito comuns, nomeadamente o azulado, são devidas a crescimento de fungos, mas não produzem necessariamente um efeito de enfraquecimento da sua estrutura.

Teor em água
A água encontra-se na madeira viva em três condições, a saber: (1) nas paredes celulares; (2) no conteúdo protoplasmático das células; e (3) como água livre nas cavidades e espaços intercelulares. Sendo constituído por células mortas, no cerne a água ocorre apenas na primeira e última formas.
Madeira seca exaustivamente com ar e retém de 8 a 16% da água nas paredes celulares com pequenos vestígios nas outras formas. Contudo, mesmo as madeiras secas em fornos retêm um pequeno teor de humidade, 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 suavidade e maleabilidade. Um efeito similar e vulgarmente 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.
Dada a importância do teor em água na determinação das propriedades da madeira, a sua secagem constitui um aspecto importante da indústria madeireira. A secagem consiste em extrair do interior da madeira o excesso de água, de forma permitir a utilização do material 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 estruturais causados por variações dimensionais diferenciais, como o aparecimento de fendas ou empenos. Em qualquer caso as madeiras ficam sempre sujeitas a dois fenómenos característicos:

· Retracção – a madeira retrai quando seca, sofrendo contracção que pode ser maior ou menos consoante as dimensões da peça e suas características, muitas vezes acompanhada por empenamento, isto é torção causada pela variação diferencial das dimensões, em geral determinada pela orientação das fibras que constituem a madeira;

· Entumecimento – a madeira incha quando absorve humidade, aumentando sensivelmente de volume.

Nós
Os nós são porções de ramos incluídos no tronco da planta ou ramo principal. Os ramos originam-se, em regra, a partir do eixo central do caule de uma planta (a medula) e, enquanto vivos, tal como o tronco, aumentam em tamanho com a adição anual de camadas lenhosas. A porção incluída é irregularmente cónica, com a ponta na medula. A direcção 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. As camadas de crescimento posteriores deixam de ser incluídas no ramo (agora morto), mas são depositados ao redor dele. Assim os troços de inserção dos ramos mortos dão origem aos nós, que são apenas o conteúdo de um furo preenchido com material oriundo do troço do ramo incluído, 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.
Estes afectam a resistência da madeira a racha e quebra, assim como sua maneabilidade 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 tracção 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 traccionados. 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 saudáveis que ocorrem no quarto central da altura da viga de uma ou outra borda não são defeitos sérios.
Estas estruturas 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 a tensão das fibras no limite de elasticidade e o módulo de ruptura da viga. A resistência à quebra é muito susceptível aos defeitos. Os nós sadios não enfraquecem a madeira quanto à compressão paralela ao grão.
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.

Aroma e sabor
O aroma e o sabor da madeira são características difíceis de serem definidas e estão intimamente relacionadas, por se originarem das mesmas substâncias. Os odores e paladares típicos apresentados por algumas madeiras devem-se à presença de certas substâncias voláteis, que se concentram, principalmente, no cerne da madeira.
O conjunto de aromas da madeira deve-se geralmente a moléculas de baixo peso molecular e transmitem importantes notas de percepção a vinhos e aguardentes. Em compensação, moléculas responsáveis pelo paladar são polimerizadas em cadeias maiores e fornecem percepções de gostos, como doce ou amargo e outras sensações, como a adstringência, causada pelos taninos.

Densidade
A densidade é um importante parâmetro, que visa precisar, sob um estado saturado de humidade, a massa de matéria lenhosa contida num volume de madeira aparente. A sua análise permite determinar a porosidade total da amostra (volume de poros em relação ao volume total da amostra), que varia de forma inversamente proporcional à densidade.
Esse parâmetro é muito utilizado para a apreciação da qualidade da madeira, pois está intimamente relacionado às diversas propriedades de origem mecânicas e tecnológicas, sendo de extrema importância para a confecção.

Textura
Traduz a distribuição e percentagem dos diversos elementos estruturais constituintes do lenho e do seu conjunto. Nas angiospermas, é determinada, sobretudo, pelo diâmetro dos vasos e largura dos raios. Encontramos os seguintes tipos de textura de acordo com o grau de uniformidade da madeira: grossa, média e fina. Na classificação de madeira com textura grossa são incluídas as espécies com poros grandes e visíveis a olho nu, parênquima axial contrastante, ou raios largos. São importantes condicionantes das trocas gasosas entre o meio interno e o externo do barril e, ainda, são responsáveis pela permeabilidade a líquidos da madeira.

Higroscopicidade
Devido à presença, em grandes quantidades, de grupos OH na molécula de celulose, esta apresenta polaridade e atrai água de soluções aquosas, daí dizer-se que a celulose é um material higroscópico. A higroscopicidade da madeira é devida ao facto desta ser rica em celulose. A receptividade da água pela celulose é da maior importância para inúmeros aspectos de seu processamento e dos produtos dela obtidos, o mesmo podendo ser dito em relação à madeira.
Quando a fibra celulósica absorve água, apresenta um aumento de dimensões, principalmente, no seu diâmetro. Esta variação dimensional é chamada inchamento. Se uma fibra de celulose completamente seca for exposta a uma atmosfera com humidade relativa de 100%, o diâmetro pode aumentar de 20% a 25%, devido à absorção de água. Se esta fibra, em seguida, for imersa em água, o seu diâmetro pode sofrer um aumento de mais 25%.