2.2.2.3 absorção de Água e permeabilidade
a Madeira é um material higroscópico; pode adsorver e/ou desorb de água a partir do ambiente circundante, tendendo a atingir uma condição de equilíbrio quando a atmosférica, umidade relativa (UR) é estável. Por conseguinte, o teor de humidade (MC) da madeira é o teor relativo de água presente no tecido da madeira, que resulta da condição natural (na árvore viva) ou resulta da acção de factores atmosféricos ou de exploração que afectam o material durante um período mais longo. A relação entre o teor de umidade de equilíbrio e RH a temperatura constante é conhecida como isotérmico de sorção. A isotérmia de adsorção é uma característica do material, mas é influenciada pela temperatura e pelo historial de adsorção anterior da amostra em análise. Sob condições ambientais instáveis, a umidade da Madeira está mudando continuamente ,e o equilíbrio raramente é alcançado (Popescu e Hill, 2013; Engelund et al., 2013).
numa árvore viva, os valores de umidade variam entre as espécies de árvores, dentro da árvore, por exemplo entre madeira de seiva e madeira de coração; entre estações; e possivelmente também com a hora do dia. Para as madeiras macias, o teor de umidade da madeira do coração é consideravelmente menor do que para a madeira de sapwood (Pallardy e Kozlowski, 2008; Engelund et al., 2013). Nem sempre é o caso das madeiras duras, para as quais a relação entre o teor de humidade na madeira de coração e na madeira de sapwood depende das espécies e pode também depender da estação (Pallardy e Kozlowski, 2008; Engelund et al., 2013).foi mencionado que a água em madeira pode estar presente em três estados diferentes (água livre, água gelada e água não congelada; Nakamura et al., 1981; Berthold et al., 1996). A água livre é considerada a água capilar dentro dos lúmenes celulares, enquanto a água ligada interage com os polímeros de madeira mais ou menos hidrofílicos. Considera-se que a água congelada é moderadamente ligada à parede celular, enquanto que a não congelação é água fortemente ligada.Considerando que os grupos hidroxilo dos polímeros de madeira são os principais locais de adsorção, com baixo teor de humidade, sugere-se que as moléculas de água se podem ligar a dois grupos hidroxilo vizinhos simultaneamente (Joly et al., 1996) formando a água monolayer ou fortemente ligada a grupos polares dentro da parede celular. Isso ocorre com um teor de umidade de até ~ 4%. Além disso, a adsorção polimolecular ocorre na gama de um teor de humidade que varia entre ~ 4% e 12%, formando água Multicamadas ou fracamente ligada ao substrato ou nos aglomerados de água maiores. O fenómeno da sorção capilar abrange o teor de humidade da madeira de 12% a ~ 30% (Ponto de saturação da parede celular). O ponto de saturação da umidade é alcançado pela madeira quando ela é mantida por tempo suficiente em um ambiente com uma porcentagem RH máxima e é uma quantidade independente da espécie de madeira.
a medição do teor de humidade fornece informações sobre o estado actual do humedecimento da madeira em determinadas condições ambientais (ver Fig. 2.5).
Fig. 2.5. Isotérmico de sorção desenhado em função da humidade relativa da amostra de bétula.) madeira.
teor de humidade é tipicamente expresso em percentagem da massa de madeira. Portanto, ao mesmo teor de umidade, a massa de água contida na madeira é um valor diferente para cada espécie de madeira. Madeira de maior densidade contém mais água do que madeira de menor densidade com o mesmo teor de humidade.a adsorção e dessorção da água são acompanhadas por alterações nas dimensões lineares da madeira (inchaço e diminuição, respectivamente). Devido à anatomia anisotrópica da Madeira, suas deformações relacionadas com o teor de umidade são diferentes para as direções longitudinal, radial e tangencial. A maior mudança de tamanho ocorre na direção dos anéis de crescimento anual (tangencialmente), menos transversal aos anéis e pouco na direção da haste. Além disso, diferentes tipos de madeira incham de forma diferente (Rowell, 2005; Hohne e Tauer, 2016).a absorvibilidade da madeira é a capacidade de absorção da madeira imersa em água (ou outros líquidos). A absorção é definida por três parâmetros: velocidade de absorção, capacidade máxima de água e grau (coeficiente) de saturação. Os seus valores numéricos dependem das espécies de Madeira (sua densidade e porosidade), da zona do tronco (madeira de seiva ou madeira de coração), do teor de humidade inicial do tecido de madeira, do tipo de líquido, do tamanho da amostra e da direcção anatómica da madeira.a permeabilidade da madeira é a susceptibilidade do material ao humedecimento e a sua capacidade de permitir que o líquido passe através dele. Esta propriedade é importante, entre outros, para processos de impregnação (na preservação da madeira) e construção. Os principais fatores que determinam a suscetibilidade à permeação incluem a anatomia da madeira, a zona de seção transversal do tronco (sapwood, heartwood), a direção anatômica e a pressão do líquido.a penetração da água, quando a madeira é exposta à humidade, e a taxa de libertação, quando a madeira é autorizada a secar, têm uma influência significativa na determinação do desempenho e da vida útil esperada. Porque a permeabilidade à água é um dos principais fatores que afetam o desempenho de um componente de madeira, uma vez que controla a possibilidade de deterioração fúngica, as espécies de madeira, que são menos permeáveis à água são esperados para executar melhor do que permeável espécies em classes de uso, onde a madeira é exposta para intermitentes de molhamento. O tempo de humidade é também um factor-chave para o desenvolvimento dos fungos e é afectado por parâmetros ambientais, incluindo o design, a física dos edifícios e a exposição e manutenção, que têm um efeito notável no desempenho e variam muito em toda a Europa (Kutnik et al., 2014).as propriedades térmicas da madeira caracterizam o comportamento da madeira sob carga térmica, quando a temperatura aumenta ou diminui. A temperatura é um parâmetro importante, que influencia diferentes processos tecnológicos e propriedades específicas da madeira. Entre muitas propriedades térmicas de materiais estruturais, os seguintes são os mais importantes dentro do setor de tecnologia de madeira, calor específico, condutividade térmica e expansão térmica (Czajkowski et al., 2016).
o calor Específico (capacidade térmica) de um material é definida como a quantidade de calor por unidade de massa do material necessário para elevar sua temperatura em 1°C e caracteriza o material em termos da sua capacidade de acumular calor. Considera-se que o calor específico da madeira é elevado; portanto, com a mesma quantidade de calor fornecida, sua temperatura sobe mais lentamente do que as temperaturas de metal ou vidro. O calor específico da madeira afecta as suas propriedades isolantes e a sua capacidade térmica (Czajkowski et al., 2016; Glass and Zelinka, 2010).a condutividade térmica específica de um dado material é a sua capacidade de conduzir o calor de locais de temperatura mais elevada para locais de temperatura mais baixa, passando o fluxo de energia radiante para moléculas adjacentes. Esta propriedade material é descrita pelo valor numérico do coeficiente de condutividade térmica e quanto maior o seu valor, mais calor é conduzido pelo material. A condutividade térmica da madeira aumenta com o aumento do teor de umidade e densidade. Também depende da temperatura da madeira e da direção do fluxo de corrente de calor em relação à direção do grão. Medido ao longo do grão, o coeficiente de condutividade térmica da madeira é duas vezes mais alto do que o medido no sentido transversal ao grão, ou seja, 0,35 e 0,15 W/mK, respectivamente (Czajkowski et al., 2016; Glass and Zelinka, 2010).
difusividade térmica é uma medida da rapidez com que um material pode absorver calor do seu ambiente. É definida como a razão de condutividade térmica para o produto de densidade e capacidade térmica. Devido à baixa condutividade térmica e densidade moderada e capacidade térmica da madeira, a difusividade térmica da madeira é muito menor do que a de outros materiais estruturais, como metal, tijolo e pedra (vidro e Zelinka, 2010).a expansão térmica da madeira é uma propriedade que aparece devido ao aumento da temperatura (aquecimento). Caracteriza-se pelo coeficiente de expansão linear e volumétrica. O primeiro é a relação do alongamento de um dado comprimento unitário de material por aumento da temperatura do material ao seu comprimento inicial, enquanto o segundo é calculado analogicamente. Ao mesmo tempo, a expansão linear calculada na direção longitudinal é muito menor do que a radial ou tangencial. Um baixo coeficiente de expansão longitudinal é uma vantagem da madeira utilizada em estruturas de Construção (Vidro e Zelinka, 2010).as propriedades acústicas da madeira são um conjunto de características ligadas à evolução dos fenómenos que acompanham a deslocação das ondas ultrassónicas e à sua influência noutros parâmetros físicos da madeira. A anatomia da madeira permite que o som circule nas direções paralelas e transversais ao grão. Assim, a determinação de cada propriedade de madeira é realizada em três planos anatômicos (direções) (Bucur, 2006). A velocidade de onda ultrassônica na madeira também é afetada por diferentes fatores. Mudanças no anel de crescimento, defeitos naturais, umidade e temperatura causarão atenuação dos parâmetros ultrassônicos acústicos. Por exemplo, a velocidade diminui quando o teor de umidade é maior na direção radial do que na direção tangencial. As propriedades acústicas também são influenciadas pela densidade do material (Chen et al., 2012; Yang et al., 2015).