A indústria de madeira mecanicamente processada freqüentemente depara-se com problemas de qualidade dos seus produtos, por isso a ABIMCI vem envidando esforços no Programa Nacional de Qualidade da Madeira (PNQM). Esse programa tem como objetivo estabelecer padrões e procedimentos de controle da qualidade da madeira e de painel compensado. Painéis com especificações técnicas mais rigorosas e estreitas permitirão atender às demandas com exigências crescentes dos setores de construção civil e de móveis, permitindo a transposição de barreiras não-tarifárias e impedimentos que emperram a exportação para o mercado americano e europeu.
Estima-se que o não comprimento das exigências desses mercados causará uma perda, a curto prazo, de US$ 200 a 300 milhões somente no mercado europeu. Desta forma, fortalecer o PNQM é de suma importância para o aumento de nossa carteira de exportações ou mesmo para garantir a manutenção do mercado já conquistado. Além disso, o setor florestal gera perto de 1,6 milhão de empregos diretos e 5,6 milhões de empregos indiretos e também é o setor com o maior crescimento de fábricas no estado do Paraná.
Atualmente, os compensados nacionais apresentam uma grande dispersão em suas propriedades de resistência mecânica, o que não atende às crescentes exigências do mercado. Essa dispersão é decorrente da variabilidade natural da madeira. Para a fabricação do painel compensado, as toras de madeira são transformadas em lâminas. Desta forma, em um mesmo painel podem existir lâminas provenientes tanto de regiões próximas à medula quanto da casca das árvores. E, mesmo dentro de uma mesma árvore, surgem diferentes propriedades químicas e físicas da madeira no sentido medula-casca, assim como no sentido base-topo.
A indústria madeireira também sofre com o problema da classificação dos defeitos de sua matéria-prima. Dentre os defeitos mais comuns podemos citar os nós, a inclinação da grã, presenças de esmoado e de medula, manchas enzimática e de fungos, rachaduras e lenho de reação.
Hoje, a determinação das propriedades dos painéis de madeira é quase sempre feita por amostragem e usando métodos manuais e destrutivos. Para algumas propriedades, são necessários até 8 dias para suas determinações em laboratórios de qualidade da madeira. Como as lâminas apresentam variações em suas propriedades físicas e mecânicas, fica dificultado o controle de qualidade rígido do painel compensado fabricado.
Para garantir uma resistência mecânica elevada, a montagem das lâminas na fabricação dos painéis deve ser feita de maneira apropriada. De um modo geral, as lâminas mais externas do painel compensado são as principais responsáveis pela sua resistência mecânica.
Desta forma, um procedimento para classificar as lâminas que compõem o compensado em função de sua resistência mecânica ou densidade, de forma contínua, não destrutível e barata, seria muito bem recebido pelo setor industrial.
Inspeção Visual Automática
O emprego de métodos ópticos permite a seleção e a classificação automática da madeira maciça em tempo real e em linha de montagem de um processo industrial. Atualmente, as técnicas mais usadas para seleção e classificação de madeira empregam métodos de Inspeção Visual Automática (AVI). As técnicas de AVI não detectam defeitos internos e podem confundir sombras, sujeira e as linhas do contorno da grã com defeitos.
Tomografia de raios-X
Para detecção dos defeitos internos, o mais usual é o emprego dos raios-X, uma vez que possuem a propriedade de atravessar a amostra com facilidade. Como os defeitos internos apresentam densidade diferenciada da madeira sadia, os raios-X são absorvidos também de forma distinta quando atravessam tal defeito. Assim, com a técnica de absorção dos raios-X, pode-se distinguir a presença dos defeitos internos, mas não é possível a observação dos defeitos superficiais assim como a predição das propriedades mecânicas das peças de madeira.
Portanto, para a classificação de propriedades mecânicas as técnicas de análise de cor por AVI e a tomografia com raios-X não são eficazes. Essas técnicas já estão disponíveis comercialmente fora do país para a classificação de defeitos e para a detecção de lenho de reação em madeira maciça.
Outra técnica é a utilização da luz laser, que pode ser usada para a detecção de defeitos superficiais, do ângulo de grã e até para a determinação de lenho de reação. O método aproveita-se do chamado efeito traqueídeo. Quando um ponto de luz laser incide na superfície da madeira, parte da luz penetra no traqueídeo, que funciona como um guia de ondas (muito semelhante ao fenômeno que ocorre com as fibras ópticas). Então, quando um feixe circular incide na madeira, a sua imagem, captada por uma câmara CCD, tem o aspecto de uma elipse. Usando-se tratamentos matemáticos para analisar esta imagem em tempo real, consegue-se bons resultados na determinação de defeitos e também de lenho de reação. Neste método as manchas causadas por fungos algumas vezes são confundidas com defeitos.
À esquerda forma elíptica de luz em superfície de madeira quando iluminada por um ponto de luz laser. À direita imagem de madeira iluminada por uma linha de luz laser, mostrando o efeito traqueídeo.
Classificador mecânico
A madeira tem um comportamento elástico, quando submetida a pequenas deformações, parecido com as molas ideais (lei de Hooke). A maioria dos materiais apresenta tal comportamento quando as deformações neles aplicados são pequenas. Uma técnica não destrutiva que vem sendo usada na determinação do módulo de elasticidade de madeira maciça é o classificador mecânico automático. Neste método a madeira ou é fletida até uma flecha conhecida e mede-se a força necessária para fletir a peça; ou o contrário, a peça é fletida aplicando-se uma força conhecida e mede-se a flecha resultante. Esta é uma técnica barata e eficiente para medir o módulo de elasticidade de peças de madeira na linha de montagem e em tempo real. Entretanto, a técnica não pode prever com boa precisão o módulo de ruptura da peça de madeira, ou seja, qual o máximo de tensão que a peça suporta.
Curva típica de tensão deformação em madeira. As técnicas não destrutivas de análise por propagação de ondas sonoras ou por flexão mecânica conseguem determinar o módulo de elasticidade, mas não conseguem determinar o módulo de ruptura da madeira.
Existem outras técnicas que estão sendo pesquisadas mas ainda não estão disponíveis para comercialização mesmo fora do país:
Espectroscopia da Imagem
Uma técnica promissora, porém ainda não explorada comercialmente, mas com estudos tecnológicos avançados, é a espectroscopia da imagem. Por enquanto esta espectroscopia é feita na faixa do visível e o sinal é adquirido em câmera CCD inteligente para diminuir o tempo de análise. Apesar desta técnica ser eficiente na detecção de madeira de compressão e também de defeitos, ela não consegue trazer informações sobre as propriedades físicas e químicas da madeira.
Esquema do sistema de lentes, prisma e rede de difração para espectroscopia da imagem antes da detecção pela câmera CCD.
Esquema de iluminação da prancha de madeira em movimento e de captação da imagem.
Ondas acústicas
Uma outra técnica que vem sendo pesquisada para ensaios não destrutivos é o emprego de ondas acústicas. Com o uso de um emissor produz-se ondas acústicas que são transmitidas à peça de madeira e detectadas através de transdutores. Pode-se, assim, medir a velocidade de propagação das ondas, que é dependente do módulo de elasticidade da madeira. Esta técnica pode até servir para a detecção de defeitos internos como os nós e a presença de cupins, mas não consegue prever o módulo de ruptura da peça de madeira. Outro problema da técnica é a dificuldade no desenvolvimento de transdutores que não necessitem de contato físico com a peça de madeira em movimento na linha de montagem.
Após uma análise das vantagens e desvantagens das várias técnicas acima descritas, um grupo de pesquisadores da Embrapa Florestas e da UFPR (Universidade Federal do Paraná) vem trabalhando no desenvolvimento de uma nova técnica. O objetivo dessas pesquisas será o desenvolvimento de uma técnica não destrutiva para determinação de propriedades físicas, mecânicas e anatômicas de madeira maciça. A técnica baseia-se em princípios ópticos, sendo que, ao invés de se empregar a faixa de luz visível, será usada a radiação do infravermelho próximo. A faixa de energia do infravermelho próximo tem uma grande interação com grupos químicos funcionais do tipo CH, OH e NH presentes nas moléculas dos sistemas biológicos naturais. Quando a superfície da madeira é iluminada por um feixe de radiação eletromagnética (por exemplo UV e IR) parte da radiação é absorvida e parte é refletida. O feixe de radiação incidente é composto por uma faixa de freqüências. Na radiação refletida (especular e espalhada) algumas freqüências terão menor intensidade que outras, pois foram parcialmente absorvidas pelas moléculas da madeira. Pela interação das radiações eletromagnéticas com a matéria pode-se realizar uma análise química (neste caso é chamada de espectroscopia) tanto qualitativa como quantitativa.
A determinação por métodos convencionais de algumas propriedades mecânicas, como o módulo de ruptura na flexão estática, só é possível com a destruição da amostra. Com o uso de radiação infravermelha é possível a previsão destas propriedades de forma não destrutiva. O princípio baseia-se na espectroscopia de reflectância de radiação eletromagnética na faixa do infravermelho próximo (NIR) em linha de montagem e em tempo real. Como, em última instância, a composição e a disposição dos átomos e moléculas são os responsáveis por todas as propriedades da madeira, o espectro de NIR pode ser associado com as propriedades de resistência mecânica que se desejam mapear. A grande velocidade dos modernos computadores permite esta associação de forma contínua e não destrutível em curto espaço de tempo.
Para o caso da indústria de painel compensado, sistemas de decisão computacionais poderão ser desenvolvidos para que, a partir das leituras de resistência mecânica conferida pelo NIR, as lâminas de madeira sejam convenientemente classificadas e separadas na linha de montagem. Painéis montados com seqüências pré-estabelecidas de lâminas classificadas por resistência mecânica terão suas qualidades asseguradas e certificadas.
Washington L. E. Magalhães
pesquisador da Embrapa Florestas
Maio/2003 |
